Метантенк это: Исследование способов перемешивания в метантенках

Исследование способов перемешивания в метантенках

Метантенк – это железобетонный резервуар значительной ёмкости для биологической переработки (сбраживания) с помощью бактерий и др. микроорганизмов в анаэробных условиях (без доступа воздуха) органической части осадка сточных вод.

Метантенки служат для обеспечения свойств стабильности (незагниваемости) осадка при длительном его хранении либо обезвоживании в естественных условиях. Одновременно решается задача подготовки осадка к внесению в почву, так как после сбраживания усвоение элементов осадка растениями улучшается. Распад органических веществ протекает в 2 фазы. В первой фазе из углеводов, жиров и белков образуются жирные кислоты, водород, аминокислоты и пр. Во второй — происходит разрушение кислот с образованием преимущественно метана и углекислого газа.

Биологический процесс трансформации органических веществ при сбраживании осуществляется комплексом микроорганизмов, ведущая роль в котором принадлежит группе метанообразующих бактерий. Культивирование микроорганизмов этой группы представляет основную задачу службы эксплуатации. Устойчивый ход процесса обеспечивается выполнением ряда режимных параметров, важнейшими из которых являются нагрузка, сохранение и воспроизводство биомассы, условия перемешивания и поддержания температуры бродящей массы.

Различают мезофильное (при температуре 30—35 °С) и термофильное (при температуре 50—55 °С) сбраживание. При термофильном сбраживании процесс распада проходит быстрее, но сброженный осадок хуже отдаёт воду. Смесь газов, выделяющихся при сбраживании, состоит преимущественно из метана (до 70%) и углекислого газа (до 30%), и именуется общим понятием «биогаз».

Биогаз является высококачественным и полноценным носителем энергии и может многосторонне использоваться как топливо в домашнем хозяйстве и в предпринимательстве для приготовления пищи, производства электроэнергии, отопления помещений, кипячения, сушки и охлаждения.

Биогаз используют в качестве топлива для производства электроэнергии, тепла или пара, а также в качестве автомобильного топлива. Среди промышленно развитых стран ведущее место в производстве и использовании биогаза по относительным показателям принадлежит Дании. Биогаз составляет до 18 процентов общего энергобаланса этой страны. По абсолютным показателям по количеству средних и крупных установок ведущее место занимает Германия, здесь их 8 миллионов. Вообще не менее половины птицеферм Западной Европы отапливается биогазом.

А в Индии, Вьетнаме, Непале и других развивающихся странах строят малые, односемейные биогазовые установки. Получаемый в них газ используется для приготовления пищи. Больше всего малых биогазовых установок в Китае. Еще в конце 1990 годов их там насчитывалось более 10 миллионов. Ежегодно все это оборудование производит около 7 миллиардов кубометров биогаза, что обеспечивает топливом примерно 60 миллионов крестьян. В конце 2006 года в Китае действовало уже около 18 миллионов биогазовых установок. И сегодня их применение позволяет заменить 10,9 миллиона тонн условного топлива. В Индии с 1981 по 2006 год было установлено 3,8 миллиона малых биогазовых установок. В Непале существует программа поддержки развития биогазовой энергетики, благодаря которой в сельской местности этой страны к концу 2006 года было создано более 100 тысяч малых биогазовых установок.

 

 

Рис.1 Блок-схема типовой биогазовой установки

Перемешивание осадка осуществляется с целью выравнивания его состава (как средство борьбы с расслоением массы, образованием корки, равномерным распределением свежего осадка, ликвидации градиента температуры в процессе подогрева). Местные переуплотнения осадков до влажности порядка 90 % приводят к ухудшению выхода газа из микрообъемов, торможению брожения продуктами метаболизма микроорганизмов и т. п. явлениями. Длительность и интенсивность перемешивания выбирают по условиям загрузки и выгрузки осадка, предпочитая проводить загрузку и выгрузку в условиях вытеснительного режима (во избежание проскока несброженного осадка), а подогрев бродящей массы — при интенсивном перемешивании.

Формирование графика загрузки, выгрузки, подогрева и перемешивания осадка целесообразно проводить в увязке с узлом обезвоживания осадков, с работой первичных отстойников и илоуплотнителей. Обычно применяют трех- или четырехкратную выгрузку осадка из первичных отстойников, что и определяет цикличность операций на метантенках.

Для увеличение объёма образовываемого биогаза процессы сбраживания в метантенке необходимо интенсифицировать.

Эффективность перемешивания биомассы в биореакторе — один из основных параметров, влияющих на работу биогазовой установки.

Перемешивание содержимого метантенка необходимо проводить с целью обеспечения эффективного использования всего объёма метантенка, исключения образования мертвых зон, предотвращения расслоения осадка, отложения песка и образования корки, выравнивания температурного поля. Также перемешивание способствует выравниванию концентраций метаболитов, образующихся в процессе брожения и являющихся промежуточными субстратами для микроорганизмов или ингибиторами их жизнедеятельности, а также концентрации токсичных веществ, содержащихся в загружаемом осадке, поддержанию тесного контакта между бактериальными фер­ментами и их субстратами и т.д. Таким образом, перемешивание предназначено для поддерживания однородности среды.

Перемешивание ила в метантенке может осуществляться несколькими способами (рис. 2):

– гидроэлеваторами, в которых рабочей жидкостью служит осадок, подаваемый насосом из нижней зоны метантенка;

– пропеллерными мешалками (в вертикальном направлении), которые размещаются в центральной трубе в середине метантенка;

– насосами без гидроэлеваторов;

– рециркуляцией газов брожения при помощи компрессоров;

– при помощи устройств для подогревания осадка (паровыми инжекторами). Одновременно происходит подогрев содержимого метантенка острым паром.

Для перемешивания биомассы в метантенке часто используются механические мешалки. Подобные мешалки достаточно эффективны в небольших реакторах при переработке тяжелых субстратов. Однако если используются субстраты с малой вязкостью, да к тому же содержащие мало веществ, склонные к осаждению или образованию плавающей корки, то механические перемешивающие устройства применяют и в относительно крупных реакторах.

Конечно, механические мешалки наиболее практичны для простых небольших биогазовых установок, используемых в индивидуальных хозяйствах. В качестве такой мешалки может служить, например, обычный вал с лопатками, приводящийся в движение «от руки».

Недостатком такого способа является его малая интенсивность, однако, она вполне оправдана отсутствием энергозатрат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим гидравлические способы перемешивания. Общим приемом для установок подобного типа является забор жидкости с поверхности массы и нагнетание ее в более глубокие слои. Содержимое крупных реакторов, особенно цилиндрической формы, перемешивают с помощью потоков (струй) жидкости, поступающей в реактор. Различие гидравлических способов состоит в способе нагнетания. Простейший способ —непосредственное перекачивание насосом (Рис. 3а).

 

 

 

 

 

Рис.3. Конструкции метантенков с различными системами гидравлического перемешивания.

А –Метантенк с простым механическим перемешиванием, Б – Метантенк с выносными циркуляционными трубами, В- метантенк с газовым перемешиванием и нижним размещением форсунок, Г – метантенк с газовым перемешиванием и верхним размещением форсунок.

 

Более сложные конструкции оборудованы выносными циркуляционными трубами, в которых установлены мешалки (Рис. 3б)

Распространены также газовые способы, когда часть выработанного газа откачивается из реактора, сжимается компрессором и нагнетается в аппарат для организации барботажа.

Газ может нагнетаться через дно, боковую стенку или купол. Каждый из этих способов имеет определенные недостатки. При размещении форсунок в дне резервуара или в нижней части боковой стенки (Рис. 3в), невозможным представляется их ремонт и замена без остановки и осушения реактора. При верхнем размещении оборудования (Рис. 3г) утяжеляется купол и усложняется его демонтаж.

Однако, газовые способы являются наиболее эффективными, потребление энергии при этом меньше, чем у гидравлических устройств.

Итак, способы перемешивания без приложения энергии применимы для малых биореакторов, в то время как остальные могут служить и для средних. Возможность, и, в особенности, необходимость установки перемешивающего устройства определяется, в первую очередь, целевым продуктом, требованиям к продуктивности и бесперебойности подачи газа.

 

 Литература:

1.      Л.И. Гюнтер, Л.Л. Гольдфарб. Метантенки.– М.: Стройиздат, 1991. – 128 с.: ил.; 22см. – (Охрана окружающей природной среды). – ISBN 5274003230: 1.90 р.

2.      Баранова И.Г., Мелай Е.С. О перемешивании биомассы, как методе повышения продуктивности метантенка НТУУ «КПИ»

3.      В.Д.Дмитриев, Д.А. Коровий, А.И. Кораблев, Г.П.Медведев и др. «Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабжения» Справочник – Стройиздат, Ленинградское отделение, 1976

4.      http://ws-54.ru/page/site-map/

5.      www.ntpo.com

Электроэнергия из сточных вод

Петербург решил проблему утилизации осадков сточных вод: они сжигаются на специальных заводах, и при этом вырабатывается тепло и электроэнергия.

Пока получаемую при сжигании осадков сточных вод электроэнергию использует для собственных нужд ГУП “Водоканал Санкт-Петербурга” и, таким образом, уменьшает свою потребность в покупной энергии.

“Мы проанализировали возможности повышения энергоэффективности очистных сооружений и теперь намерены включить в технологическую цепочку обработки осадка специальные сооружения — метантенки, где будет происходить сбраживание осадка”, — рассказал Евгений Мельник, заместитель генерального директора по производству ГУП «Водоканал» на круглом столе «Энергоэффективность. От концепции — к делу», который проводило в начале июня ИА «Росбалт».

Вырабатываемый в метантенках биогаз — это возобновляемый источник энергии. После обработки в метантенках осадок по-прежнему будет сжигаться, но с более эффективными результатами. Впоследствии, как пояснил Евгений Мельник, в метантенках будут использоваться не только осадки сточных вод, но и органические отходы от других предприятий.

Программа повышения энергоэффективности при строительстве метантенков для извлечения биогаза для работы ТЭС на очистных сооружениях Центральной и Северной станций аэрации рассчитана на реализацию до 2015 года.

“У Петербурга не так много возможностей для того, чтобы использовать возобновляемые источники энергии, такие как вода, солнце или отходы деревопереработки. Эта программа — первый пример использования в качестве источников энергии вторичных ресурсов”, — пояснил на круглом столе Олег Тришкин, председатель комитета по энергетике и инженерному обеспечению правительства Санкт-Петербурга.

Возможности для использования энергии ветра есть в Ленинградской области. Например, эксперты считают, что высоким ветроэнергетическим потенциалом (постоянная высокая скорость ветра) обладает участок в районе острова Котлин в акватории Финского залива. Именно для данной территории уже разработан проект строительства ветропарка.

Выделите фрагмент с текстом ошибки и нажмите Ctrl+Enter

“Построить мусоросжигательный завод в Казани – это как отрезать руку”

Татарстан до сих пор не использует эффективные методы переработки органической части отходов, а эксплуатация мусоросжигательного завода в российских условиях – это большой риск. Об этом “Idel.Реалии” рассказала директор института экологии и природопользования Казанского федерального университета – профессор, доктор биологических наук Светлана Селивановская.

– Каково ваше отношение к планам по строительству мусоросжигательного завода?

– Мое отношение даже не двойственное, а тройственное или даже четверное. Если у человека, например, заболевает рука, что нужно делать? Самый крайний случай – эту руку отрубить, и тогда не будет никаких проблем. Но это крайние меры, это самый последний пункт, который предпринимается тогда, когда всё предыдущее лечение не работает. Совершенно очевидно, что нормальный человек сначала попытается эту руку лечить разными методами и только потом уже принимать радикальные меры.

Просто построить завод, который бы решил все проблемы утилизации отходов – это нонсенс

Мусоросжигательные заводы имеют право на существование. Они функционируют в различных странах более или менее успешно, что зависит от техники эксплуатации, от культуры эксплуатации, от того, по какой технологии был построен завод. Но согласно директиве стран Евросоюза, согласно международной документации, сжигание отходов с целью получения энергии или сжигание для уменьшения объемов отходов – это самый последний этап. Поэтому просто построить завод, который бы решил все проблемы утилизации отходов – это нонсенс. Это всё равно что, не предприняв какие-то предварительные меры, сразу отрезать руку.

Мы можем так изменить технологии, что отходов будет образовываться меньше. Например, вместо пластиковой или тетрапаковской упаковки, которая используется для молочной и другой продукции, мы можем использовать стеклянную тару, которая может быть многократно использована. Это первый этап.

Второй – полезно использовать или рециклировать. То есть из всего потока отходов нужно выбрать те вещества, которые мы можем либо использовать повторно, то есть пластик, например, или бумагу, или выбрать ту фракцию, из которой мы можем получить какие-то другие полезные продукты. Например, органическую фракцию, из которой мы можем получить компосты. Для этого нужно сначала наладить селективный сбор отходов либо сортировку.

Вместо пластиковой или тетрапаковской упаковки, которая используется для молочной и другой продукции, мы можем использовать стеклянную тару, которая может быть многократно использована

И только те фракции, с которыми нельзя сделать ничего полезного, мы можем сжечь. Причем сжигаем мы с двумя целями обычно: либо мы должны получить из этого дополнительную энергию и использовать, либо мы понимаем, что мы никакой дополнительной энергии не получим – мы ее затратим, скорее всего, но уменьшим серьезно объем отходов. И уже эту золу мы аккуратненько разместим на полигоне. Таким образом, мы увеличим срок службы наших полигонов во много раз.

“ПОКА В РЕСПУБЛИКЕ ЕСТЬ НЕФТЬ И ГАЗ, НИКАКОЙ БИОГАЗ НЕ НУЖЕН”

– Согласно коммюнике, которое в конце января Еврокомиссия опубликовала – оно как раз посвящено получению энергии из отходов – странам Евросоюза рекомендовано воздержаться от строительства новых мусоросжигательных заводов, поскольку избыточные мощности не позволяют достичь более высокого уровня переработки отходов. И рекомендовано в большей степени уделять внимание заводам, которые производят биогаз из органических отходов. В качестве примера приводят Милан, который достиг стопроцентного сбора органических и пищевых отходов.

– Это правильно. Я бы хотела вернуться еще раз к европейским директивам, которые были приняты еще лет 10-15 назад, в которых говорилось, что к 2025 или 2030-му году в Евросоюзе будет запрещено принимать на полигоны органические отходы. В соответствии с этими директивами была установлена, как сейчас модно называть, дорожная карта, где сказано, к какому году на сколько нужно сократить поток органических отходов на полигоны. Почему? Потому что, с одной стороны, органические отходы на полигонах гниют, горят. С другой стороны, из них можно получить полезные продукты, такие как компосты или биогаз. То есть это коммюнике является следствием многократной работы.

Людей направляют на то, чтобы отходы не просто сжигались, а можно было что-то еще полезное из них получать

Действительно, то количество отходов, которое может сжигаться с получением энергии, оно не так велико. Более того, многие как бы горючие отходы всё равно требуют впрыска дополнительных горючих смесей, для того чтобы произошло возгорание. Поэтому, наверное, это коммюнике и принято, что людей направляют на то, чтобы отходы не просто сжигались, а можно было что-то еще полезное из них получать.

– У вас ведь есть наработки по возможности получения биогаза из органических отходов. Почему это не используется? Почему не пользуется популярностью?

– Пока у нас в республике есть нефть и газ, никакой биогаз республике не нужен. Это мнение, которое я неоднократно слышала. На самом деле мы пытаемся сейчас разрабатывать эти технологии, не педалируя вопрос получения биогаза, а акцентируя внимание на утилизации отходов. В республике образуется огромное количество органических отходов. Это и твердые бытовые отходы, отходы пищевой промышленности, столовых, кафе, ресторанов. Это отходы сельскохозяйственные: животноводческие – навоз крупного рогатого скота, свиной навоз, куриный помет, и растительные. Например, получают подсолнечное масло – остается жмых от семечек. Получают кукурузную муку – остаются початки. Получают сахар – остается свекловичный жом. Получают спирт – остается барда. Это и отходы от очистки сточных вод.

Фото автора.

– Что можно было бы сделать?

– Эти все отходы можно переработать биологическим способом по двум направлениям. Если мы перерабатываем аэробным способом, то есть – в присутствии кислорода, мы можем получить компосты. Компост – это почвоподобный продукт, в котором органическое вещество находится в форме практически гумуса. Это первое.

Второе направление – когда идет переработка микроорганизмами в анаэробных, то есть бескислородных условиях. В этом случае мы получаем биогаз как продукт разложения анаэробного органического вещества и так называемый дигестат. Это такая полужидкая масса, которая содержит неразложившееся органическое вещество, которая в некоторых случаях может напрямую использоваться как жидкое удобрение либо компостироваться, с тем, чтобы получился опять-таки компост.

– Можно ли такой завод, который перерабатывает органические отходы в биогаз и дигестат, рассматривать как альтернативу мусоросжигательному заводу?

– Я бы не стала говорить про альтернативу. Я бы стала говорить про комплекс по переработке.

С нашим российским разгильдяйством всегда есть опасность, что будет какой-то аварийный выброс

Органическая фракция достаточно легко выбирается даже на мусоросортировочных станциях – на этапе, когда происходит отсев. Образующиеся мелкие частицы органического вещества можно сбраживать или компостировать – мы много с этим работали.

То есть логично, если бы это был целый комплекс мусороперерабатывающий, заключительным этапом которого был бы мусоросжигательный завод.

– То есть надо сначала построить производства, которые перерабатывают то, что можно переработать?

– По логике – да. Или, как минимум, делать это параллельно. Просто если всё отправлять на сжигание, мы энергию практически не получим, потому что отходы сильно влажные.

– Всю получаемую энергию придется направлять на подогрев?

– Да. Если еще не получится, что это пойдет в затраты. Хотя нам говорят, что это очень выгодно, с точки зрения вырабатывания энергии.

ЁМКОСТИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ИЗ ОТХОДОВ В КАЗАНИ СТОЯТ БЕЗ ДЕЛА

– Ходят слухи, что накопившиеся отходы с иловых полей тоже будут отправлять на завод.

– Я тоже об этом слышала. Мы работали по осадкам сточных вод казанских очистных сооружений. Перед нами ставили задачу: вот мы вам даем эту иловую карту. Пожалуйста, сделайте нам ее рекультивацию. Мы говорим: мы можем это сделать, но нам нужна еще площадка достаточно большая. Мы должны эту густую жижу из карты изъять и сделать площадку, например, для компостирования или поставить рядом реакторы, чтобы ускорить этот процесс.

Процесс компостирования достаточно долгий. Первая стадия, активная, идет от одного до трех месяцев. Дальше до года идет процесс созревания этого компоста.

Компост из органической фракции твердых бытовых отходов и осадка сточных вод. Фото предоставлено Светланой Селивановской.

– А если завод с анаэробным сбраживанием, быстрее получается процесс?

– Анаэробное сбраживание идет быстрее, но там всё равно остается вопрос, что делать с дигестатом.

– Но его объем, наверное, меньше становится?

– Его объем меньше не становится, но осадок сточных вод после сбраживания легче разделяется. Сам осадок сточных вод – это такая коллоидная масса. Чтобы вам было понятно: у вас есть дома канализация. Она иногда засоряется, и папа или муж ее начинает, ругаясь, разворачивать. Оттуда вылезает такая черная желеобразная масса. Осадок сточных вод гораздо жиже, конечно, но это такая же масса, которая практически не оседает и не расслаивается, потому что органические вещества – белки, жиры, углеводы – находятся во взвешенном состоянии – в коллоидном. Поэтому они очень долго обезвоживаются – вода в связанном состоянии не улетучивается.

После анаэробного сбраживания эти сложные органические вещества микробами раскусываются на простые, и этот дигестат очень быстро может разделиться на твердую и жидкую фракции. И разделив, скажем, с помощью центрифуг или даже простым отстаиванием, мы можем на этом этапе резко снизить объем. Жидкая фракция, может быть, уйдет в аэротенк на очистку, а твердую можно уже либо компостировать, либо на центрифугах высушивать или фильтр-прессом.

– Я читала, что в Москве такие теплоэлектростанции, которые биогаз вырабатывают, уже работают.

– Да, Куряновские очистные сооружения. Они работают уже очень давно. Насколько эффективно, я не знаю. Более того, когда наши очистные сооружения строились, у них тоже были запланированы биогазовые установки – метантенки, и они на территории у нас стоят.

– На территории?

– На территории очистных сооружений на Модельной. Они не используются, они очень старенькие – у нас строились очистные сооружения в 60-х годах. После этого были построены новые метантенки – наверное, лет 30 назад. Пробовали с ними работать. Но биогазовый процесс он очень капризный. Не пошло.

В свое время, лет 30, наверное, назад, я ездила, отбирала образцы у метантенка, который работал в Новочебоксарске. Там большой химзавод, и там ментантенки работали. То есть да, это работает на очистных сооружениях, работает давно. Я защищала диссертацию лет 20 назад – вот тогда уже всё прекрасно работало.

– То есть строительство таких теплоэлектростанций могло бы решить проблему накопленных иловых полей?

– Да. Особенно, если мы смотрим на этот вопрос с позиции отходов.

– С какой еще позиции можно на это смотреть?

Всё, что делается по биогазу – мы как бы работаем не на свою экономику, а разрабатываем технологии для Запада

– С позиции получения энергии.

– Да, я поняла, что с этой позиции – неинтересно. Но мы сейчас проблему отходов решаем. Биогаз ведь в основном направлен на то, чтобы обеспечить сам процесс.

– Вы знаете, я не очень хорошо понимаю, почему такое отношение, но очень часто говорят, что технологии анаэробного сбраживания отходов нужны для Запада, где нет газа, где нет нефти. Они там действительно очень активно разрабатываются. И вот всё, что делается по биогазу – мы как бы работаем не на свою экономику, а разрабатываем технологии для Запада.

– У меня еще один вопрос в связи с возможностью вывоза накопленных иловых осадков на мусоросжигательный завод. Я встречала мнения о том, что это неэффективно и будет затрачиваться очень много энергии на высушивание этих отходов.

– На самом деле сейчас в Казани анонсируется, что все осадки сточных вод у нас обезвоживаются. Я отношусь к этому скептически, но это анонсируется. Что значит обезвоживаются? Осадки сточных вод, которые отправляются на иловые поля или во всяком случае отправлялись раньше, имеют влажность порядка 97%. То есть 97% – воды и 3% сухого вещества. Сейчас смесь первичного осадка и избыточного активного ила (то, что отправляется на иловые поля – “Idel.Реалии”) обезвоживается на фильтр-прессах. Я в последний раз была достаточно давно на очистных сооружениях – наверное, лет 7 назад. Тогда стояло, по-моему, три фильтр-пресса. Что такое фильтр-пресс? Это конструкция, в которую втекает поток 97%-й влажности – осадок сточных вод. Через этот поток ходит лента по кругу, которая называется фильтр-пресс. Сверху на эту ленту наносится флокулянт (реагент для очистки сточных вод или питьевой воды, частицы которого обладают способностью к абсорбации – “Idel.Реалии”), и когда лента с флокулянтом проходит через воду, эти твердые частицы к ней прилепляются. Вода уходит дальше, лента выходит из этой воды, скребком с нее соскребается и – например, в тележку. Вода уходит снова на очистку, а эта твердая фракция имеет влажность порядка 70%. То есть это уже такая пастообразная масса, и она вывозится на высушивание. То есть теоретически, если это правда, сейчас обезвоживание до 70% уже происходит.

– Но это всё равно ведь высокая влажность?

– Компост, который как почва сыпучая, имеет влажность 55%.

– А наши бытовые отходы – там влажность какая?

– По-разному. Навскидку трудно сказать, но тоже, наверное, процентов 70. И опять-таки – вы летом их берете или зимой. Слава богу, сейчас у нас делают в основном закрытые, а как только открытый контейнер, как только насыпался снег – всё.

“ВСЕГДА ЕСТЬ СОБЛАЗН НЕДОСТРОИТЬ”

– Какие есть опасения по поводу мусоросжигательного завода? Что может пойти не так?

– Опасения классические. Насколько я понимаю, планируется приобретение импортного завода. Обсуждали разные варианты.

– Говорят, импортные технологии, но наше производство многих компонентов.

– Сейчас будет рассказано из серии анекдотов (смеется). Совсем недавно в публикациях прошла информация о том, что Роскосмос, выясняя причины аварии, обнаружил, что какое-то предприятие, которое должно было поставить детали из титана, поставило из нержавеющей стали. И сейчас они проводят проверку всех партий, которые поступили с этого завода. Или когда у нас говорили, что взорвалась ракета, потому что привинтили какие-то заклепки вверх ногами. Поэтому, конечно, первое опасение – то, что этот завод может быть сделан недостаточно профессионально.

50% капитальных затрат на строительство завода приходится на очистное оборудование. 50%! Всегда есть соблазн недостроить.

Фильтров на заводе может быть пять-шесть-десять – последовательный каскад, начиная с циклонов. Дальше – улавливание, например, хлоридов, сульфатов, которые полетят. Улавливание СО_2, улавливание (что обязательно будет) диоксинов, фуранов, которые образуются при сжигании пластика, а это – токсичные канцерогенные соединения. Обязательно нужно, чтобы завод был этим укомплектован. 50% капитальных затрат на строительство завода приходится на очистное оборудование. 50%! Всегда есть соблазн недостроить.

То есть завод должен быть правильно построен, и он должен правильно эксплуатироваться. Если всё будет правильно, завод будет работать хорошо, никаких проблем не возникнет. Но с нашим российским разгильдяйством всегда есть опасность, что будет какой-то аварийный выброс. А отходящие газы мусоросжигательных заводов гораздо опаснее, чем отходящие газы, например, теплоэлектростанций, где сжигается природный газ, нефть, уголь, потому что там нет пластика. А тут пластик будет обязательно.

– В иностранных источниках признают, что нынешние заводы в плане выбросов более безопасные, чем их предшественники. Но в результате работы завода образуются отходы газоочистки и отходы газошлаковые. Отходы газоочистки считаются очень токсичными, а отходы золошлаковые – менее токсичными. Куда эти отходы денутся?

– Видимо, опять повезут на полигон.

– Есть такая версия – относительно шлака высказывались, что он будет использоваться, например, в дорожном строительстве.

– Такие технологии есть. Например, когда в дорожном строительстве в асфальтовую смесь, для того чтобы она была более пластичной, добавляют отходы от переработки нефтяных отходов. Золошлаки – минеральную часть, которая будет содержать аналог песка и прочего – можно использовать в том случае, если будет проверено, что эта зола не является токсичной. И подойдет ли она в дорожное строительство – это тоже нужно проверять.

– Я встречала опасения, что пока не оценивается, как поведут себя эти вещества…

– Через 10 лет.

– …когда начнется разрушение этих материалов.

– Да, это большая проблема – так называемый отложенный эффект.

– У нас же довольно часто ремонтируют дороги. Да и сам асфальт является источником загрязнения окружающей среды, а тут будет дополнительный компонент.

– Возможно. Опыта у меня такого нет. Я просто как исследователь говорю: это всё надо проверять.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram и первыми узнавайте главные новости.​

FAQ – часто задаваемые вопросы по биогазу

1. Что такое биогаз?

Биогаз является продуктом расщепления органического вещества анаэробными бактериями. В среднем биогаз состоит из 60% метана и 40% углекислого газа. Он похож на природный газ, который на 99% состоит из метана. Биогаз — это чистая и возобновляемая энергия, которая может заместить природный газ для приготовления пищи, а также производства пара, горячей воды или электроэнергии. При давлении и температуре окружающей среды биогаз находится в газообразном состоянии, а не в жидком виде, как сжиженный пропан.

 

      2. Как это работает?

Органическое сырье помещают в герметичный резервуар – метантенк, обогреваемый и оборудованный перемешивающими устройствами. В условиях бескислородной среды анаэробные бактерии перерабатывают органическое вещество сырья с выделением биогаза.

 

      3. Из каких видов отходов можно производить биогаз?

Любой вид органического сырья имеет потенциал производства биогаза: отходы растениеводства и животноводства, пищевой и перерабатывающей промышленности, сахарных заводов, мясоперерабатывающих заводов и скотобоен, пивоварения и др.
Виды сырья, с большим содержанием волокон, к примеру, древесина, являются сложными и практически непригодными для производства биогаза.

 

      4. Сколько биогаза можно получить из отходов предприятия?

Количество биогаза, которое может быть произведено из органического сырья, прежде всего зависит от вида сырья и конструкции метантенка. Определенные метантенки позволяют производить 20 м³ биогаза из тонны отходов, тогда как другие могут давать 800 м³ биогаза из тонны органических отходов. Это зависит от качества сырья, проектного и конструктивного решения метантенка и от надлежащей эксплуатации биогазовой станции.

 

5. Как образуется биогаз?

В естественных условиях биогаз образуется путем анаэробного (т.е. без доступа кислорода) расщепления органического сырья в почве, болотах, океане и тому подобное. Также биогаз образуется на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО), где органические отходы разлагаются при отсутствии кислорода и под действием времени, температуры окружающей среды и микроклимата полигона. Также биогаз может производиться в созданных условиях — герметичных метантенках с соответствующим оборудованием и механизмами, должным полным контролем процесса и обеспечением полноценной реализации потенциала производства биогаза.

 

6. Безопасен ли биогаз для окружающей среды?

Значение фактора парникового газа метана в 21 раз превышает СО₂. Расщепление органического сырья в биогаз снижает влияние парниковых газов в 20 раз. Выделение метана из органического сырья и его дальнейшее преобразование в электрическую и тепловую энергию позволяет гарантировать, что органическое сырье не будет разлагаться на открытом пространстве, а, следовательно, биогазовое производство снижает прямые выбросы метана в атмосферу.
Кроме того, энергия из биогаза, скорее всего, будет вытеснять ископаемые виды топлива, которые являются основным источником выбросов парниковых газов.
Поскольку при производстве биогаза выделяется углерод, соответствующий своему природному циклу, энергия из биогаза считается нейтральной относительно него.

 

7. Сколько энергии в биогазе?

1 м³ биогаза содержит эквивалент 6 кВт*ч тепловой энергии. Однако при преобразовании биогаза в когенерационных модулях получается около 2 кВт*ч электрической энергии, остальное превращается в тепловую энергию.
2 кВт*ч достаточно для питания 100 Вт лампы в течение 20 часов или 2000 Вт фена в течение 1 часа.

 

8. Что происходит с сырьем после производства биогаза?

Несмотря на общепринятое мнение, что объем входящего сырья до сбраживания практически соответствует объему исходного сырья после него, качество сырья улучшается (практически отсутствует запах, улучшенные свойства удобрения, уменьшенные органическая нагрузка и степень загрязнения).
Сброженное сырье может быть разделено на твердую и жидкую фракции с последующим внесением в качестве органического биоудобрения на поля.

 

9. Почему выгодно производить биогаз?

Утилизация отходов предприятия всегда стоит денег. Если утилизация не стоит ничего, то, вероятно, речь идет о создании экологической опасности.
Вместе со строительством биогазовой станции с целью утилизации отходов производства, одновременно создается потенциальный центр прибыли.
К примеру, навоз КРС считается не отходом, а удобрением на ферме. Биогазовая станция позволяет фермеру получить прибыль от производства биогаза, одновременно уменьшая уровень запахов и повышая качество органического удобрения.
В АПК биогазовая станция может использоваться в качестве первичной переработки отходов предприятия, а биогаз — для компенсации некоторых затрат энергии предприятия и уменьшения объемов утилизации вторичных отходов.

 

10. Сколько стоит биогазовая станция?

Биогазовые станции бывают различных решений, конструкций и форм. Простая биогазовая станция сельскохозяйственного типа может стоить начиная от 2500 € за 1 кВт электрической мощности. А биогазовая станция по переработке муниципальных отходов может стоить до 19 000 € за 1 кВт установленной электрической мощности. Это свидетельствует о значительной дифференциации стоимости проектов.

Для строительства биогазовых станций необходимы значительные капиталовложения, которые требуют тщательного планирования с целью максимизации шансов на успех.

Если колебание цен на энергоносители влияет на прибыльность Вашего бизнеса и Вы экологически ответственны по обращению с отходами, которые генерирует Ваше предприятие, тогда биогазовая станция может стать для Вас решением на пути к устойчивому развитию.

 

11. За какой срок можно построить биогазовую станцию?

Как правило, реализация проекта биогазовой станции занимает до 2 лет.

 

12. Сложная ли биогазовая станция в эксплуатации?

Биогазовая станция похожа на домашнее животное. Его необходимо кормить ежедневно, соответствующим кормом и в нужном объеме. А если не беспокоиться о животном должным образом, то оно будет болеть и принесет плохие результаты.

http://www.kitaichina.com/

ТЕМА НОМЕРА

Деревня с низкими углеродными выбросами

 

 

    Уезд Сунсянь, расположенный на западе провинции Хэнань, – это всего лишь маленькая точка на карте Китая, однако это образцовый уезд, потому что именно здесь в наши дни собственными усилиями создают деревню с низкими углеродными выбросами. За счет чего, какими методами? Одна треть крестьянских семей использует болотный газ; табачные листья здесь сушат с помощью гелиоколлектора и теплового насоса, развивают регенеративную экономику…

 

    В этом нет ничего нового и оригинального, все эти технологии известны, крестьяне просто стремятся создать условия для жизни с низкими углеродными выбросами. Уезд пока еще бедный, однако при поддержке и помощи государства он стал в октябре этого года экспериментальной зоной устойчивого развития в Китае.

 

Болотный газ служит человеку

 

    День, время после 11:00 часов, в деревне Цюйли поселка Фаньпо уезда Сунсянь Ли Цзюньхуа с женой готовят на кухне обед для всей семьи. Помещение небольшое, но пол и стены выложены белой кафельной плиткой, на полках аккуратно расставлена посуда… Кухонька не похожа на обычные сельские: здесь нет ни дров, ни хвороста, нет чада и дыма.

 

    Ли Цзюньхуа включает вентиль, и под котлом вспыхивает голубое пламя. «Раньше готовили на открытом огне, было много дыма, а то и чадило; становилось жарко, кухня была грязной, – вспоминает Ли. – В нашей деревне каждая семья разводит свиней, и прежде нечистоты вытекали в водосточную канаву или реку, во время дождей вонь стояла по всей деревне». Ныне деревня – совсем другая, везде чисто, смрада нет, стало намного меньше мух и комаров. Эти изменения произошли благодаря освоению природного болотного газа, т. е. метана.

 

    В 1995 г. в уезде Сунсянь обустроили первый метантенк – железобетонный резервуар цилиндрической формы (бывает и прямоугольный) с коническим днищем, который служит для очистки сточных вод и отвода биогаза. Проложили под землей отводы из свинарника и канализационные трубы; осадок от сточных вод из первичных и вторичных отстойников поступает в метантенк и там сбраживается при помощи подогрева. Анаэробное брожение сопровождается выделением биогаза, который собирается в газовом колпаке под газонепроницаемым перекрытием. Этот биогаз служит источником энергии для обогрева и приготовления пищи, а перебродивший осадок идет на удобрения, причем органические. Оборотная вода тоже находит применение. В наши дни для 120 тыс. крестьянских семьей в уезде построили более 40 тыс. метантенков.

 

    Ли Цзюньхуа как-то подсчитал, что если крестьянская семья из 5 человек выкармливает 5 свиней и оборудует метантенк для сбора отходов емкостью 8 кубометров, то полученного болотного газа хватит на 300 дней; при этом в день можно сэкономить 8 кг хвороста и соломы, а за 300 дней – 2,4 т.

 

    «Теперь оборудование установки для получения болотного газа обходится примерно в 2 тыс. юаней, а дотация, предлагаемая государством, составляет 1,5 тыс. юаней, – говорит Жэнь Пинминь, заместитель начальника Управления по делам сельского хозяйства уезда Сунсянь. – Если бы не было правительственной дотации, мы бы тоже освоили метантенк, но это было бы не так быстро. Теперь в уезде Сунсянь крестьяне уже пришли к единому мнению, что болотный газ – это благо; ныне освоение болотного газа – это уже жизненная тенденция; многие молодые люди строят для своих родителей метантенки, чтобы у старшего поколения улучшились условия жизни. Интересно, что метантенки у нас называют “резервуарами сыновней любви”».

 

Гелиоэнергия на службе у человека

 

    25 октября, деревня Янвань поселка Дачжан уезда Сунсянь. Крестьяне выносят высушенный табачный лист из сушильной камеры нового типа, в которой на службу поставлена гелиоэнергия. В помещении установлены гелиоколлектор и тепловой насос. Осенью этого года местный филиал

Биогазовые установки и возможности их модернизации – Энергетика и промышленность России – № 19 (255) октябрь 2014 года – WWW.EPRUSSIA.RU

Газета “Энергетика и промышленность России” | № 19 (255) октябрь 2014 года

Одним из видов таких источников является биогаз. Исследования в этой области, несмотря на известные трудности, проводятся в Республике Казахстан. В значительно меньшем объеме работы проходят в России, хотя полномасштабное развитие биогазовой отрасли здесь, по мнению автора, позволило бы решить ряд важных экономических задач.

Следует отметить, что основным недостатком биогазовой энергетики является значительный вес удельных капитальных затрат (в расчете на единицу мощности), невысокая рентабельность проектов, а также проблемы с организацией сбыта энергии посредством централизованных сетей.

Несмотря на это, в нашей стране наблюдается увеличение спроса на биогазовые установки (БГУ), как для малых потребителей (с объемом метантенка 3‑20 кубических метров), так и для средних (с объемом метантенка 30‑100 кубометров).

Комплексный подход

Современные технологии производства, по возможности, должны быть связаны между собой таким образом, что конечный цикл одного из них становится началом другого цикла, благодаря чему достигается практически полная безотходность и интенсификация производства. Именно такой комплексный подход, когда отходы и побочные продукты одного производства выступают в качестве сырья или полуфабрикатов для другого, поможет решить проблему устойчивого развития общества.

Известно, что животные не полностью усваивают энергию растительных кормов и более половины ее уходит в навоз, который является, после того или иного вида переработки, ценным органическим удобрением.

Содержание животных на фермах приводит к увеличению концентрации объемов навоза и навозных стоков в хозяйствах. А это дает возможность организовать их переработку не только в удобрения, но и в биогаз, не загрязняя окружающую среду. При этом биогаз по сути своей становится возобновляемым источником энергии (ВИЭ).

Комплексный подход в производственной деятельности, когда «отходы», в том числе органические, тепловые, водные, газо-воздушные, перерабатываются в технологической цепочке производства, минимально отражается на качестве окружающей среды, на продуктивности зональных экосистем.

Структура установки

Обычно под биогазовой установкой подразумевается комплекс инженерных сооружений, состоящий из устройств:

• подготовки сырья;

• производства биогаза и удобрений;

• очистки и хранения биогаза;

• производства электроэнергии и тепла;

• автоматизированной системы управления БГУ.

Метантенк БГУ должен быть герметичен, в него не должно быть доступа кислорода, так как только при отсутствии кислорода возможна жизнедеятельность метано­образующих бактерий.

Оптимальная температура метаногенеза зависит от вида перерабатываемого установкой субстрата (органических отходов).

Контрольно-измерительные приборы, устанавливаемые на метантенке, должны обеспечивать контроль уровня субстрата в нем, температуры и давления внутри него.

Современные технологии позволяют перерабатывать в биогаз любые виды органического сырья, однако наиболее эффективно использование биогазовых технологий для переработки отходов животноводческих и птицеводческих ферм и сточных вод, так как они характеризуются постоянством потока отходов во времени и простотой их сбора.

Сырье для биогаза

Поскольку сырьем для получения биогаза может служить широкий спектр органических отходов, на многих существующих установках используется добавка к обрабатываемым веществам так называемой зеленой массы. Конечно, измельчение зеленой массы приводит к дополнительным затратам энергии.

Активный обмен веществ и высокая скорость биохимических обменных процессов в метантенке достигаются за счет максимального поддерживания и непрерывного обновления величин граничных поверхностей между твердой и жидкой фазами. Поэтому твердые материалы, в особенности растительного происхождения, должны быть предварительно подготовлены с помощью режущих, разрывающих или плющильных устройств, чтобы получить частицы возможно меньшего размера. Доля взвешенных в жидкости твердых частиц в значительной мере зависит от технических средств, которые используются для получения тщательного перемешивания, гидравлического транспортирования субстрата и отделения биогаза. Современные БГУ позволяют перерабатывать субстраты с содержанием сухого вещества до 12 процентов, если размер волокнистых или стеблевых элементов не превышает 30 миллиметров.

В метантенке необходимо организовать периодическое перемешивание субстрата, которое обеспечивает эффективную и стабильную работу установки. Цель перемешивания – высвобождение образованного биогаза, примешивание свежего субстрата и бактерий (прививка), предотвращение образования корки и осадка, недопущение образования участков разной температуры внутри метантенка, обеспечение равномерного распределения популяции бактерий, предотвращение формирования пустот и скоплений, уменьшающих эффективную площадь метантенка. При выборе метода перемешивания нужно учитывать, что процесс сбраживания представляет собой процесс жизнедеятельности симбиоза различных штаммов бактерий и при разрушении этого сообщества процесс ферментации будет непродуктивным до образования нового сообщества бактерий. Поэтому слишком частое или продолжительное перемешивание вредно. Рекомендуется медленное перемешивание субстрата через каждые 4‑6 часов.

Оптимальное перемешивание сырья повышает выход биогаза до 50 процентов.

Режимы производства

БГУ обеспечивают утилизацию (переработку) органических отходов в следующих режимах.

1. В психрофильном режиме. Оптимальная температура в метантенке 15‑20 °С, но может быть и ниже. В таком режиме отходы перерабатываются 30‑40 дней. Психрофильный режим обычно используется в летнее время года в случае, когда тепло и количество субстрата (отходов) значительно меньше обычного, например из‑за выпаса скота.

2. В мезофильном режиме. При температуре 30‑40 °С органические отходы перерабатываются 7‑15 дней, в зависимости от вида отходов.

3. В термофильном режиме. При температуре 52‑56 °С органические отходы перерабатываются за 5‑10 дней, при этом качество газа и удобрений, по ряду показателей, обычно ниже, чем в мезофильном режиме. Кроме того, в термофильном режиме традиционно потребляется больше энергии для обогрева. Он подходит большего всего тем, у кого основная задача – переработать большое количество отходов. При оптимизации работы установки и состава отходов можно ускорить переработку даже до 3‑4 дней. Выгода от работы в термофильном режиме в том, что резко снижается стоимость 1 кВт установленной мощности БГУ.

Требования к допустимым пределам колебания температуры субстрата, для оптимального газо­образования, тем жестче, чем выше температура процесса ферментации: при психрофильном температурном режиме ± 2 °С в час, мезофильном – ± 1 °С в час, термофильном – ± 0,5 °С в час.

Поскольку, например, в Московском регионе среднегодовая температура исходного субстрата составляет около 10 °С, а температура окружающей среды около 4 °С, то необходимость в системе подогрева субстрата и поддержания его температуры в процессе ферментации очевидна. До 60 процентов полученного биогаза тратится на собственные нужды БГУ. При этом наиболее энергоемким является процесс нагрева субстрата, суточной дозы загрузки метантенка, на который идет около 95 процентов энергии, расходуемой на собственные нужды установки.

Наиболее распространенной системой подогрева является внешняя система подогрева с водонагревательным котлом (котельной установкой), работающим на биогазе, электричестве или твердом топливе, где теплоносителем является вода с температурой около 60 °С. Более высокая температура теплоносителя повышает риск налипания взвешенных частиц на поверхности теплообменника – теплообменники рекомендуется располагать в зоне действия перемешивающего устройства.

Возможности применения

В состав биогаза входит примерно 55‑60 процентов биометана и 40‑45 процентов углекислого газа. На этом газу могут работать бытовые газовые приборы, включая газовые водонагреватели, обогреватели воздуха и газогенераторы. Биометан – продукт, получаемый путем очищения биогаза от СО2, используемый как биотопливо (ГОСТ Р 52808‑2007).

Биогаз легче воздуха (1,05‑1,2 кг /м³ ), поэтому стремится вверх.

Оптимальный способ накопления биогаза зависит от того, для каких целей он будет использован. При прямом сжигании биогаза в горелках котлов и двигателях внутреннего сгорания не требуются большие газгольдеры. В этих случаях они должны обеспечивать выравнивание неравномерностей газовыделения и улучшение условий последующего горения, в зависимости от типа и выдерживаемого давления объем газгольдера составляет от одной пятой до одной третьей объема реактора. Пластиковые газгольдеры применяют для сбора биогаза в простых, совмещенных установках, где пластиком покрывают открытую емкость, служащую в качестве реактора, или отдельный пластиковый агрегат соединяют с реактором. Газгольдер должен вмещать суточный объем вырабатываемого биогаза. Стальные газгольдеры делят на газгольдеры низкого (0,01‑0,05 кгс / см² ), среднего (8‑10 кгс / см² ) и высокого (200 кгс / см² ) давления. Стальные газгольдеры низкого давления оправданы только в случае большого расстояния (минимум 50‑100 метров) от установки до использующих биогаз приборов. В других случаях следует рассматривать возможность использования более дешевого пластикового газгольдера.

В газгольдеры среднего и высокого давления газ закачивается с помощью компрессора. Агрегаты высокого давления используют для заправки автомашин и баллонов.

Привлекательно применение биогаза для факельного обогрева теплиц. Кроме поступления углекислого газа из газгольдера происходит образование углекислого газа при сгорании биометана, производится освещение теплиц и одновременно образуется вода, увлажняющая воздух.

Биогаз позволяет существенно снизить суточную потребность домашнего хозяйства в газе для приготовления пищи и подогрева воды. Обычно она составляет 2‑3 кубометра природного газа в сутки. Это эквивалентно 3,5‑5 кубометров биогаза.

Еще одно направление использования составных компонентов биогаза – утилизация углекислого газа, содержащегося в нем в количестве около 40 процентов. Извлекая углекислый газ путем отмывки (в отличие от биометана, он растворяется в воде), можно подавать его в теплицы, где он служит «воздушным удобрением», увеличивая продуктивность растений.

Преимущества солнечного соляного пруда

Мы рассмотрим традиционную БГУ и установку, метантенк которой размещен на дне солнечного соляного пруда.

Использование для биогаза солнечных соляных прудов имеет ряд отличительных особенностей. Так, например, для БГУ с ССП не требуется здания (помещения) для размещения метантенка.

Не требуется система подогрева субстрата от теплоносителя биогазовой котельной установки (подогрев осуществляется от теплоты рассола солнечного соляного пруда) и система вентиляции с резервным электропитанием. Не требуется система контроля концентрации газов в воздухе помещения метантенка (контроль герметичности метантенка осуществляется по отсутствию / наличию пузырьков биогаза, поднимающегося на поверхность зеркала ССП), оборудование для размораживания сырья зимой, система пожаротушения. Но нужен навес (помещение) для пульта управления (в традиционном варианте последний расположен в здании, где находится метантенк). Поскольку солнечный соляной пруд может одновременно являться и противопожарным водоемом, это предотвращает расход части средств.

БГУ должна располагаться, по возможности, ближе к источникам перерабатываемого сырья (местам содержания животных, складирования отходов и т.  д.). Тепловую энергию ССП можно будет использовать для горячего водоснабжения ферм.

Поскольку подогрев субстрата в метантенке, размещенном на дне ССП, осуществляется от теплоты рассола пруда, то режимы ферментации в нем в течение летнего периода различны. Они зависят от температуры, которой обладает рассол.

Весной при переходе с мезофильного на термофильный режим, для повышения температуры субстрата в метантенке объемом 20 кубометров с 35 до 53 °С требуется около 420 кВт-ч теплоты. При использовании для этой цели теплоты рассола пруда площадью 78,5 квадратного метра (диаметр пруда 10 метров) температура рассола понизится примерно на 6 ºС.

Осенью, когда температура в ССП понижается, для поддержания эффективного температурного режима анаэробной обработки отходов животноводства к ним можно добавлять высокоэнергетические компоненты, увеличивающие выделение экзотермической теплоты при ферментации (сахарный жом, отходы пищевой промышленности с высоким содержанием жиров, силос, клеверозлаковая смесь и т. п.).

То, что работа в термофильном режиме и использование теплоты рассола ССП, вместо биогаза, для поддержания температуры ферментации имеет свои неоспоримые преимущества, подтверждается результатами испытаний БГУ в фермерском хозяйстве Республики Казахстан.

Результаты испытаний

Они были проведены сотрудниками Казахского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства.

Биореактор испытывался в режиме биообработки жидкого навоза, поступающего на обработку из коровника на сорок голов. Технология содержания животных – смешанная (стойлово-выгульная).

В результате испытаний установлено, что биогазовая установка соответствует требованиям ГОСТ 31343‑2007.

Производительность установки по биогазу составляет – 6,5‑11,5 м³  / сут., по удобрению – 0,5‑0,7 т / сут., объем биореактора – 5 кубометров, температура субстрата в биореакторе соответствует термофильному режиму – 52‑54 °С, расход биогаза на нагрев – 6,2 м³  / сут. , доза загрузки – 10 процентов, плотность полученного удобрения – 964,9 кг / м³ , массовая доля сухого вещества – 4,7 процента, эффективность обеззараживания навоза – 99 процентов.

По результатам проведенной в Казахстане работы следует, что для БГУ, метантенк которой размещен в ССП, для ускорения начала термофильного режима весной и мезофильного осенью, а также снижения времени перерыва в выработке биогаза целесообразно готовить в термостатированной емкости субстрат с колонией термофильных (мезофильных) бактерий анаэробного вида.

В связи с тем, что БГУ обоих типов могут работать как в мезофильном, так и в термофильном режиме ферментации, вырабатываемые ими два вида удобрений будут одинаковы.

Различие будет в товарных объемах этих видов удобрений и биогаза (биометана), поскольку в традиционной установке значительная часть биогаза используется на поддержание температуры термофильного режима, а это не всегда приветствуется в хозяйствах и часто будет вынуждать собственника переходить на мезофильный режим работы.

Самое главное – разработка и регистрация стандарта предприятия на эффлюент – органическое удобрение, полученное в результате анаэробной переработки органических отходов в метантенках (фугата – жидкой фракции эффлюента, шлама – твердой фракции эффлюента) (ГОСТ Р 52808‑2007).

Ведь только при условии надлежащей реализации эффлюента возможен коммерческий успех любого биогазового проекта.

Принцип работы

Перспективным представляется более расширенное использование солнечной энергии, аккумулированной солнечным соляным прудом.

Энергию солнечного соляного рва (пруда в форме кольца, охватывающего придонную боковую поверхность метантенка) можно использовать для подогрева субстрата и для больших биогазовых установок.

Метантенк размещен на дне пруда, в который поступает прямое солнечное излучение и отраженное от боковой наружной поверхности метантенка солнечное излучение.

Поддержание необходимой температуры ферментации в метантенке за счет использования солнечной энергии (теплоты рассола рва) обеспечивается следующим образом.

При заполнении наружного и внутреннего кольцевых зазоров водой поступление тепла из солнечного соляного пруда к субстрату в метантенке максимально. Это обеспечивает, при необходимости, ускоренный нагрев сырья до требуемой температуры ферментации. После нагрева субстрата до требуемой температуры производится слив воды из наружного или внутреннего зазоров, и их осушение. В результате интенсивность поступления тепла из солнечного соляного пруда через воздушные зазоры уменьшается в десятки-сотни раз по сравнению с тем, когда они были заполнены водой. Можно осушать и один из зазоров.

Дальнейшее поддержание температуры субстрата в требуемых пределах можно обеспечивать как за счет синхронного регулирования подачи «горячего» сырья и отвода эффлюента, так и за счет периодического заполнения зазоров водой и создания в этих зазорах низкого вакуума.

Такая комбинированная установка генерации биогаза может обеспечить работу метантенка в термофильном режиме, в первую очередь в странах с жарким климатом (Киргизия, Узбекистан, Таджикистан), без затрат вырабатываемого биогаза на собственные технологические нужды. Это очень актуально, если затем биометан используется в качестве моторного топлива, для обжига кирпича, освещения, для производства асфальта, выработки пара и для других технологических процессов, где нужна температура, намного превышающая 100 °С.

В зазоре наружном, при осушенном внутреннем, в течение всего летнего периода можно подогревать воду для приготовления субстрата.

Кроме того, можно подогревать воду весной, для использования при поливе в теплицах и парниках, обеспечивая поддержание в них приемлемой температуры не только воздуха, но и грунта, т. к., например, в мае естественная средняя месячная температура почвы на юге Омской области на глубине 0,4 метра составляет 8,7 °С, на глубине 0,8 метра – 5,1 °С, а на глубине 1,6 метра – всего 0,9 °С.

При наружном зазоре прокачкой холодной воды по внутреннему можно охлаждать субстрат.

Для более эффективного аккумулирования солнечной энергии солнечным соляным рвом с северной стороны метантенка надо установить отражатель (концентратор солнечной энергии), который будет направлять отраженное солнечное излучение в северную часть рва (пруда) в наиболее солнечное время.

Дополнительные достоинства

Использование в технологическом производстве биогаза солнечной энергии позволяет обеспечить его летнее и осеннее производство с наибольшей эффективностью, что особенно важно в районах, отрезанных от крупных энергетических центров из‑за разлива рек, бездорожья и т. д.

БГУ такого типа позволят более эффективно обеспечивать за счет вырабатываемого удобрения поддержание плодородия почв, предотвращать свободную эмиссию биометана в атмосферу.

Прибыль от эксплуатации БГУ зависит от многих факторов, включая продажи «побочных» продуктов. Самую значительную прибавку к прибыли от продажи биометана можно получать от реализации жидких удобрений, поскольку это высоколиквидная продукция, пользующаяся постоянным спросом. Спрос на удобрения есть всегда, поскольку непреложным фактором функционирования аграрной биосистемы является баланс между внесением в почву и выносом из нее энергии в виде питательных веществ: внесение их должно быть не менее выноса.

При выработке биогаза использование солнечной энергии для подогрева субстрата в большом метантенке позволит летом и осенью применять термофильный режим ферментации. В этом случае, при том же объеме метантенка, выход биогаза увеличится в полтора-два раза.

Стоимость БГУ с солнечным соляным прудом значительно ниже стоимости традиционной БГУ при одинаковых объемах метантенков. При этом использование термофильного режима ферментации в них дополнительно ведет к снижению стоимости 1 кВт их установленной мощности.

За летний период эксплуатации БГУ с ССП при работе большую часть времени в термофильном режиме можно получать больше товарного биогаза по сравнению с традиционной БГУ.

Поскольку эффективность обеззараживания удобрения у БГУ с ССП выше, то и доход от реализации удобрений будет также выше.

Модернизация с использованием соляного пруда БГУ позволит уменьшить вес удельных капитальных затрат в полтора-два раза (в расчете на единицу мощности) и повысить рентабельность биогазовых проектов.

Курсы | Дополнительное образование РУДН

Некорректный пароль. Минимум 6 символов

Институт гостиничного бизнеса и туризма (ИГБиТ)Институт повышения квалификации и переподготовки кадров (ИППК)Институт мировой экономики и бизнеса (ИМЭБ)Международная академия телевидения и информационного бизнеса (МАТИБ)Факультет непрерывного медицинского образования (ФНМО)Факультет повышения квалификации преподавателей русского языка как иностранного (ФПКП РКИ)Межфакультетский центр дополнительного профессионального образования «Перспектива»Учебно-научный центр радиационного и экологического контроля «РАДЭКО»Автошкола РУДНЦентр коллективного пользования (Научно-образовательный центр) (ЦКП НОЦ)Центр дополнительного профессионального образования Юридического института (ЦДПО Юр. инст.)Центр дополнительного профессионального образования Экономического факультета (ЦДПО Эконом. ф-та)Центр дополнительного профессионального образования Факультета Гуманитарных и социальных наук (ФГСН)Центр дополнительного профессионального образования Экологического факультета (ЦДПО Эколог. ф-та)Центр дополнительного профессионального образования Филологического факультета (ЦДПО Фил. ф-та)Центр дополнительного профессионального образования Аграрно-технологического института (ЦДПО Аграрно-технол.инст-а)ЦДО Института иностранных языков (ИИЯ)Институт медико-биологических технологий (ИМБТ)Институт восточной медицины (ИВМ)Центр дополнительного образования Инженерной академииЦентр дополнительного образования “Горизонт” Факультета русского языка и общеобразовательных дисциплин (ФРЯиОД)Школа образовательной подготовки мигрантов (ШОПМ)Учебно-научный информационный библиотечный центр (Научная библиотека) (УНИБЦ НБ)Факультет повышения квалификации преподавателей иностранных языков (ФПК ПИЯ)Институт биохимической технологии и нанотехнологии (ИБХТН)Институт непрерывного педагогического образования РУДН (ИНПО)Международный институт стратегического развития отраслевых экономик (МИСРОЭ)Кафедра физического воспитания и спорта РУДНМеждународный центр непрерывного образования (МЦНО) РУДН

Как работает анаэробный реактор?

Варочный котел – это резервуар, размер и внешний вид которого значительно различаются в зависимости от того, для чего он используется. Бытовой варочный котел для одной семьи может иметь объем менее одного кубического метра, тогда как установка промышленного масштаба может легко превышать 5000 кубических метров. Емкость варочного котла на ферме или ранчо обычно составляет несколько десятков кубических метров.

Как работает анаэробное сбраживание

Все анаэробные Описывает организм или микроорганизм, которым необходима среда без воздуха и… системы пищеварения придерживаются того же принципа работы ¹ .

1. Загрузка
   Частицы твердого или жидкого вещества измельчаются для получения гомогенизированного субстрата, который подается через бункер в анаэробный или бескислородный сосуд цилиндрической формы. Сырье включает зерно (наиболее эффективное), патоку, животный жир, навоз крупного рогатого скота и кур, бытовые отходы и осадки сточных вод.
2. Ферментация Преобразование определенных органических соединений ферментами, секретируемыми микроорганизмами…
   Биомасса В энергетическом секторе под биомассой понимается все органическое вещество растительного или животного происхождения … нагревают приблизительно до 37–38 ° C (иногда более 50 ° C) и непрерывно перемешивают. После не менее 20 дней и серии химических превращений, вызванных бактериями, ферментированная биомасса производит биогаз – продукт метанирования (анаэробного сбраживания) органических отходов … . Биогаз содержит от 40% до 70% метана (Ch5). Основной компонент залежей природного газа и газовых шапок нефтяных месторождений.Метан вырабатывается естественным путем на свалках … , то же, что и природный газ из углеводородного органического соединения, состоящего из углерода и водорода. Углеводороды являются основными составляющими сырой нефти, природного газа и нефтепродуктов. депозит. Остающийся газ – это двуокись углерода (двуокись углерода (СО)). Наряду с водяным паром двуокись углерода является основным парниковым газом (ПГ) в атмосфере Земли . .. ) плюс небольшое количество серы.
3. Использование биогаза
   Биогаз может использоваться на объекте в когенерации с одновременным производством как тепла (тепловой энергии), так и электроэнергии… двигатель для производства тепла В области статистической термодинамики сегодня тепло относится к передаче теплового возбуждения частиц, составляющих материю … и мощность В физике мощность – это количество энергии, поставляемой системой в единицу времени. Проще говоря, мощность можно рассматривать как выход энергии … или он может быть очищен с помощью мембран для извлечения метана для закачки. Метод вторичной добычи нефти, при котором вода или газ закачиваются в залежь для повышения давления в пласте… в общественную сеть природного газа или для использования в качестве транспортного топлива Топливо – это любое твердое, жидкое или газообразное вещество или материал, который может быть объединен с окислителем … . (См. Крупный план: «Природный газ для большегрузных автомобилей»)
4. Удаление
   Дигестат Твердый материал, оставшийся после метанирования .. , или материал, оставшийся после преобразования субстрата, обычно используется в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур.

При анаэробном сбраживании биогаз образуется в результате ферментации органических отходов в резервуаре, который называется варочным котлом.

Помимо варочного котла, биогазовая установка включает в себя установку для хранения и сортировки отходов, газгольдер для хранения газа, когенерационную установку для производства тепла и электроэнергии и диспетчерскую для контроля различных операций. Производство биогаза остается низким по сравнению со спросом на природный газ: в 2015 году оно составляло 4% от общего потребления природного газа в Европе. (См. Статью редакционного редактора: «Метанизация в Европе»)

Различные типы анаэробных варочных котлов

Фермерский реактор

На ферме или ранчо пожнивные остатки и навоз, а иногда и отходы из соседних населенных пунктов, помещаются в полупогруженную бетонную яму с непроницаемым покрытием. Биогаз временно собирается под крышкой перед транспортировкой в ​​резервуар для хранения, откуда он может быть позже извлечен. Дигестат может быть возвращен в резервуар, где его можно продолжать использовать или вносить в качестве кондиционера почвы. Операции необходимо контролировать ежедневно, чтобы гарантировать, что процесс находится под контролем, а газовые трубы работают безопасно. Мощность варьируется от одного блока к другому. Во Франции средняя мощность варочного котла на ферме составляет 200 киловатт (см. Вставку).

Биогазовая установка

Крупная биогазовая установка перерабатывает тонны бытовых или промышленных отходов (продукты питания, бумага и другие отходы промышленности) из десятков населенных пунктов.Материал необходимо отсортировать, чтобы отделить органические вещества от любых твердых отходов, таких как пластик и упаковка, которые случайно присутствуют. Затем органическое сырье мацерируется и закачивается в стальные башни, высота которых может превышать 30 метров. Биогаз собирается и хранится в газгольдере. Биогазовая установка часто находится рядом с промышленным предприятием, которое снабжает газом или электричеством – формой энергии, возникающей в результате движения заряженных частиц (электронов) по проводнику… ² . Во Франции централизованные биогазовые установки имеют среднюю мощность 1200 киловатт. Из-за инвестиционных затрат, эксплуатационных расходов и тарифов на доступ к сети проекты по закачке газа чрезмерно дороги для небольших биогазовых установок ³ .

Очистные сооружения и очистные сооружения

Водоочистные сооружения удаляют загрязняющие вещества из бытовых и промышленных сточных вод. Очищенная вода сбрасывается в реки, а сгущенный ил может использоваться для производства биогаза, хотя и с меньшим урожаем, чем растительные остатки и навозное сырье.В системе с непрерывным потоком осадок обрабатывается в больших резервуарах, покрытых металлическим куполом, и постоянно перемешивается большими машинами, называемыми мешалками ⁴ .

Микромасштабное анаэробное разложение

Малогабаритные агрегаты (мощность менее 50 киловатт) подходят для использования в жилых районах, муниципальных районах, ресторанах и жилых домах. Некоторые агрегаты, состоящие из двух пластиковых отсеков, одна для ферментации, а другая для хранения газа, стоят всего несколько сотен евро.Небольшие варочные котлы также можно подключить к генератору для производства электроэнергии. Недостатком микромасштабных варочных котлов является то, что они имеют время запуска в несколько недель и требуют постоянного обслуживания. В странах с низким уровнем доступа к энергии самодельные устройства часто используются для отопления, приготовления пищи и освещения. В Китае более 40 миллионов домашних хозяйств имеют анаэробный реактор.

Является ли анаэробное сбраживание экономически целесообразным? Пример фермы ⁵

Французская молочная ферма со 140 коровами производит около 1400 метрических тонн навоза в год.Навоз загружается в варочный котел мощностью 55 киловатт. За год варочный котел вырабатывает 281 000 киловатт-часов тепловой энергии (тепла) и 117 000 киловатт-часов электроэнергии.

Тепло используется для обогрева сарая и других хозяйственных построек. Электроэнергия имеет два основных применения:
– Электрооборудование для кормления, доения и ухода за 140 коровами, которое потребляет около 60 000 киловатт-часов в год.
– Запустить биогазовый генератор, потребляющий 8000 киловатт-часов.

Остальные 49 000 киловатт-часов электроэнергии продаются энергокомпании по ставке, которая ежегодно корректируется.

В этом примере фермер получил 10 780 евро от продажи электроэнергии и различных премий. Кроме того, он сэкономил 8 400 евро, используя произведенную электроэнергию и тепло для работы фермы.

Всего за год он «заработал» немногим более 19 000 евро. При первоначальных инвестициях в размере около 300 000 евро потребуется 15 лет, чтобы вложения в установку мощностью 50 киловатт окупились. После этого фермер сможет получать дополнительный доход даже после вычета расходов на техническое обслуживание.

(1) См. Документ Ademe (на французском языке)

(2) См. Пресс-релиз Шаньи (Сона-и-Луара, Франция) (на французском языке)

(3) См. Карту дорог ADEME (на французском языке)

(4) См. Фотографии очистных сооружений Шербура

(5) См. Веб-сайт CompteC02 (на французском языке)

Проблемы и устранение неисправностей анаэробного реактора

Расстройство и устранение неисправностей анаэробного реактора

Анаэробные варочные котлы всех форм – муниципальные, промышленные, для переработки отходов в энергию, сельскохозяйственные – появляются во всем мире, чтобы использовать сточные воды для получения ценной энергии метана.В 2014 году наш химик Дэн обобщил и осмыслил приведенную ниже информацию о годах наших текущих исследований в области анаэробных реакторов. Благодаря нашим исследованиям и испытаниям мы разработали эти основные продукты для улучшения производства метана, контроля пенообразования и повышения pH в анаэробных средах:

Надеемся, эта статья вам поможет. Aquafix всегда ищет новых партнеров во всех областях, как в Соединенных Штатах, так и за их пределами, и мы будем рады услышать от вас. Для дополнительных технических обсуждений позвоните нам по телефону 888-757-9577 или напишите по электронной почте Technicalservice @ teamaquafix.com. Вы найдете наш сервис полезным и дружелюбным.

I. Рекомендуемые условия эксплуатации

Температура

• Температура в мезофильных варочных котлах должна поддерживаться в пределах 32-35 ° C (90-95 ° F).
• Температурные изменения в день не должны превышать 2-3 ° C (4-6 ° F) в день. Изменение температуры на 0,5 ° C (1 ° F) в день является идеальным.

Большинство анаэробных варочных котлов мезофильны. Это потому, что мезофильные температурные условия легче поддерживать, чем термофильные. Для мезофильных варочных котлов требуется постоянная температура в диапазоне 32-35 ° C (90-95 ° F), в отличие от 50-60 ° C (122-140 ° F) для термофильных условий (Gerardi 127). Выход за пределы этого диапазона условий может вызвать замедление производства метана, что приведет к накоплению летучей кислоты. Как правило, предпочтительнее верхний предел диапазона температур, поскольку он обеспечивает более быстрое функционирование биокатализатора, уменьшение образования осадка и производство метана. Важное соображение – не допускать резких изменений температуры.Мезофильные варочные котлы никогда не должны изменять температуру более чем на 2–3 ° C (4–6 ° F) в день (Gerardi 91). Фактически, некоторые источники рекомендовали допускать изменение температуры только на 0,5 ° C (1 ° F) в день. Важно, чтобы при понижении температуры варочного котла его температура не восстанавливалась слишком быстро. Это очень легко может привести к нарушению работы варочного котла.

Термофильные варочные котлы

Термофильные варочные котлы обычно работают при температуре от 50 до 60 ° по Цельсию (от 120 до 140 ° по Фаренгейту). Эта более высокая рабочая температура приводит к множеству преимуществ и недостатков для более широко используемых мезофильных варочных котлов.Основная причина, по которой термофильные варочные котлы не используются более широко, связана со значительно более высоким потреблением энергии, необходимой для поддержания температуры выше 50 ° C, но есть много других факторов, которые могут стимулировать или препятствовать использованию термофильного сбраживания. Важнее всего знать, что с термофильными варочными котлами все происходит быстрее, в том числе и сбои.
ПРОФИ

• Намного более быстрое снижение ХПК при постоянной загрузке
• Улучшенное разделение твердой и жидкой фаз
• Немного увеличено производство метана
• Улучшенное уничтожение патогенов при высоких температурах позволяет производить твердые биологические вещества класса А
• Более высокая скорость уничтожения нитчатых бактерий снижает вероятность вспенивания нитчатых волокон
• Более быстрое разложение твердых веществ

Минусы

• Значительно более высокое энергопотребление
• Уменьшение бактериального разнообразия при более высоких температурах приводит к снижению стабильности варочного котла
• Расстройства происходят намного быстрее из-за более быстрого метаболизма бактерий
• Плохое разложение длинноцепочечных жирных кислот при этой температуре из-за ограниченного разнообразия бактерий
• Получают супернатант худшего качества
• Имеет тенденцию к образованию большего количества пропионовой кислоты, что может вызвать проблемы с образованием метана.
• Менее стабильный процесс требует более постоянной загрузки органических веществ для стабильной работы

Из-за этих плюсов и минусов термофильные варочные котлы, как правило, менее подходят для очистки бытовых сточных вод, но могут быть очень эффективными для снижения ХПК в постоянных промышленных отходах.Для термофильных варочных котлов требуются даже более стабильные условия температуры и загрузки, чем для мезофильных варочных котлов. Производство твердых биологических веществ класса А также могло бы создать финансовый стимул, который мог бы компенсировать высокие затраты энергии. Увеличение производства метана может также несколько снизить затраты на электроэнергию при эксплуатации термофильного варочного котла. В установках с непостоянной загрузкой преимущества термофильных систем могут быть перевешены повышенной вероятностью сбоев.

pH и щелочность:

• Соотношение ВА / Алк должно быть ниже 0.34 (лучше 0,1) для поддержания стабильного pH
Соотношение
• VA / Alk можно рассчитать путем деления общего количества летучих кислот в растворе на общую щелочность
• Понижение pH снижает образование метана, которое вызывает закисление варочного котла
• pH должен быть в пределах 6,8-7,2
• Высокий pH обычно самокорректируется, но может вызвать накопление аммиака
• Регулировка pH должна производиться только после консультации с Aquafix: 888-757-9577

Некоторые проблемы с анаэробным варочным котлом могут влиять на дозировку

Свяжитесь с Aquafix для получения конкретных инструкций по дозировке

888-757-9577 Technicalservice @ teamaquafix.com

Щелочность предотвращает колебания pH в анаэробном варочном котле. Чтобы гарантировать стабильность pH, важно контролировать соотношение между щелочностью и летучими кислотами. Отношение летучей кислоты к щелочности (VA / Alk) – эффективный способ контролировать стабильность варочного котла. Варочный котел должен иметь соотношение VA / Alk 0,34 или ниже (в идеале ниже 0,1). Когда это соотношение становится выше 0,5, pH становится нестабильным. Schnaars 1). Соотношение VA / Alk – гораздо лучший индикатор нарушения работы варочного котла, чем pH, потому что обычно, если pH варочного котла начинает падать, уже слишком поздно, чтобы легко решить проблему.Имея это в виду, оптимальный pH в варочном котле находится в диапазоне 7,0-7,2 (6,8-7 все еще хорошо), потому что в этом диапазоне может функционировать наибольшее количество метаногенерирующих бактерий. Некоторые образующие метан вещества могут функционировать вплоть до pH 6,1 (Gerardi 101). Падение pH – явный индикатор проблем с анаэробным варочным котлом. Метанобразующие бактерии расщепляют менее летучие кислоты за пределами оптимального диапазона pH. Это снова приводит к еще большему накоплению летучих кислот. Высокий pH (7,2-8) может вызвать превращение ионов NH ₄ ⁺ в NH ₃ (аммиак).NH ₃ умеренно токсичен для варочных котлов (выше 50 ppm), но эта проблема, как правило, устраняется сама собой. Это связано с тем, что метанобразующие бактерии не могут нормально функционировать при высоких значениях pH и могут вызывать накопление летучих кислот, которые снижают pH до оптимального уровня. Если pH становится слишком низким или слишком высоким, важно быстро исправить это после консультации с Aquafix по телефону 888-757-9577. Известь можно использовать для доведения pH до 6,4 (Примечание: известь трудно перевести в раствор, и ее чрезмерное употребление в пищу может вызвать проблемы с обслуживанием и создать угрозу безопасности).Избыточная подача извести может вызвать накопление твердых частиц, которые уменьшат объем варочного котла (Gererdi 102). Aquafix предлагает продукт под названием Boost N Lock, который помогает повысить и зафиксировать pH. После достижения pH 6,4 его необходимо восстановить с помощью HCO ₃ ^– (бикарбонатной) соли. Бикарбонат натрия и бикарбонат калия являются наиболее часто используемыми солями. Важно использовать разнообразную группу бикарбонатов, потому что избыток натрия или калия может быть токсичным. Калий и натрий становятся ингибирующими при 200-400 и 100-200 частей на миллион соответственно (Миньон 10).Добавлять щелочность следует после консультации (888-757-9577), потому что слишком много может привести к вспениванию варочного котла. Если pH реактора слишком высок, добавление уксусной кислоты может довольно легко исправить его. От кислотности до щелочности можно рассчитать, разделив общую кислотность на общую щелочность в образце. Общая щелочность измеряется тем, сколько H ₂ SO ₄ требуется, чтобы довести образец осадка с pH 7 до pH 4. Общее количество кислоты измеряется тем, сколько NaOH требуется, чтобы снова довести pH образца от 4 до 7.Подробно эту процедуру можно увидеть здесь: http://www.vtwaterquality.org/ww/om/LabManual/VolatileAcidsAlkalinity.pdf

II. Требования к питанию

Питательный	фунтов на 1000 фунтов COD
Азот	120
фосфор	20
Утюг	2
Кобальт	.1
Никель	0,01

Таблица представляет стр. 96 по микробиологии анаэробного варочного котла (Герарди) (в пересчете на фунты). Следует проявлять осторожность при добавлении питательных микроэлементов, поскольку токсичность проявляется в варочном котле при низких концентрациях. Другие минералы (Mo, W, Se, Ba, Mn и Cu) могут быть полезными в очень низких концентрациях, но добавки для этих минералов, как правило, не нужны. Для оптимального функционирования анаэробным метантенкам требуется множество питательных веществ.Эти питательные вещества обычно делятся на макро- и микронутриенты. Основными макроэлементами, в которых нуждаются бактерии, являются азот и фосфор. Эти два питательных вещества необходимы для производства белка в клетках. Шлам должен состоять примерно из 12% азота и 2% фосфора (% ХПК) (Gerardi 98). Основными микроэлементами, необходимыми для анаэробного варочного котла, являются кобальт, никель и железо. Эти металлы необходимы в качестве активаторов биокатализаторов для метанообразующих бактерий. Минимальные требования для кобальта и никеля – 0.01% и 0,001% ХПК соответственно. Железо должно иметь минимальную концентрацию 0,2% ХПК (Gerardi 96). BioGas1 компании Aquafix обеспечивает полезное количество этих металлов при условии, что они добавлены в рекомендованных количествах. Другие металлы, такие как молибден, вольфрам, селен, медь и барий, могут быть полезны, но их использование в настоящее время не имеет научных подтверждений того, что они могут помочь или повредить проблемы анаэробного реактора. Другой важный микроэлемент – это сульфид. Он почти всегда присутствует в иле в концентрациях, намного превышающих требуемые.Многие варочные котлы имеют проблемы с избытком серы, поэтому хлорид железа используется для осаждения части избыточной серы.

III. Токсичность

Химическая промышленность	Токсичность (ppm)
Аммоний (NH 4 + )	1500+
Аммиак (NH 3 )	50+
Сульфид (S -2 )	50+
Никель	1+
Утюг	5+

Токсичность – обычная проблема для метантенков со смешанными отходами.Поскольку непостоянные отходы попадают в варочный котел, невозможно точно предсказать, какие виды токсинов могут появиться и вызвать расстройство работы варочного котла. Однако существует ряд токсинов, которые обычно вызывают проблемы в варочных котлах. Аммиак обычно содержится в высоких концентрациях в анаэробных варочных котлах. При рекомендуемых рабочих уровнях pH аммиак остается растворимым ионом NH ₄ ⁺ . Этот ион аммония ингибирует только около 1500 ppm. Проблемы возникают, когда pH превышает 7.2, присутствуют высокие концентрации аммония. Это вызывает накопление растворимого, а иногда и нерастворимого аммиака. Аммиак (NH ₃ ) становится токсичным при концентрации 50 ppm. Важно поддерживать некоторое количество аммония, потому что 50-200 ppm NH ₄ ⁺ является полезным источником азота (Gerardi 107). Если аммиак присутствует в высоких концентрациях, он может частично превратиться в газообразный аммиак, который опасен для операторов сточных вод. Слишком большие количества металлов могут быть источником токсичности.Типичные токсичные металлы включают мышьяк, кадмий, хром (шестивалентный), медь, никель, цинк и железо. Интересно отметить, что медь, никель, цинк и железо являются полезными питательными веществами в низких концентрациях, поэтому важно внимательно следить за условиями, чтобы увидеть, возможна ли токсичность металлов. Никель становится токсичным при 1-2 промилле, медь и цинк становятся токсичными при 0,5-1 промилле (Миньон 9). Железо становится токсичным при 5 ppm. Железо вряд ли станет токсичным, поскольку оно вступает в реакцию с сульфидом в варочных котлах. Железо выгодно, поскольку снижает вероятность накопления H ₂ S, который токсичен при растворении в варочных котлах и представляет опасность для операторов.Единственный верный метод удаления токсичности из системы – это сброс отстоя из варочного котла. После того, как операторы сделают это, мы рекомендуем им использовать BioGas1 в качестве источника следов металлов, чтобы они могли тщательно контролировать количество каждого элемента, вводимого в варочный котел.

Бактериальная акклиматизация:

Если вы работаете на предприятии, которое обычно имеет дело с отходами, содержащими определенные токсины, можно повысить устойчивость к ним бактерий, вырабатывающих метан.Это может быть достигнуто путем длительного воздействия небольших, постепенно увеличивающихся уровней токсинов. Бактерии могут хорошо работать при гораздо более высоких концентрациях токсинов, чем обычно ассоциируются с токсичностью при акклиматизации. Бактерии могут адаптироваться к большинству веществ. Основное исключение – химические чистящие средства и иногда антибиотики.

IV. Условия эксплуатации:

• Смешивание необходимо для оптимальной работы варочного котла, но чрезмерное перемешивание вызывает пенообразование
• Время удерживания твердых частиц должно составлять 20+ дней
• Гидравлическое время удерживания должно составлять около 12 дней
• Не более 450 фунтов ВА / 1000 футов ³ должно быть нагружено
• Бактерии, такие как Nocardia и Microthrix , могут образовывать волокна, стабилизирующие пенообразование.

1. Boost N Lock: падение pH происходит по многим причинам; восстановление pH – это первый шаг к исправлению плохо работающего варочного котла.
2. Qwik-Zyme L: Накопление жирных кислот и тумана приводит к пенообразованию и эксплуатационным проблемам, которые в конечном итоге вызывают снижение pH.
3. Анаэробная пищевая добавка: метаногенам трудно угнаться за поступающими отходами, что приводит к вспениванию и избыточному образованию кислоты.
4. BioGas1: Низкое газообразование часто вызвано недостатком следов металлов.

В анаэробных варочных котлах наиболее распространенных проблем можно избежать с помощью надлежащего механического оборудования и технического обслуживания. Последовательный процесс смешивания, времени удерживания и скорости подачи может значительно улучшить работу метантенка.Смешивание анаэробного варочного котла может дать много значительных преимуществ. Правильное перемешивание может помочь избежать локальных очагов высокой или низкой температуры или локального скопления питательных веществ и токсинов. Это обеспечивает сбалансированное функционирование всего варочного котла и предотвращает накопление токсинов в местах с превышением токсичных значений. Проблема со смешиванием состоит в том, что в варочном котле сложно перемешать достаточно хорошо, чтобы поддерживать оптимальную работу, но не перемешивать. Чрезмерное перемешивание может привести к снижению поверхностного натяжения раствора и инверсии содержимого варочного котла (твердые частицы накапливаются над жидкостями).Обе эти проблемы могут привести к пенообразованию в варочном котле или ухудшить ситуацию с пенообразованием. Многие варочные котлы используют периодическое перемешивание, чтобы избежать этой проблемы, но это может ухудшить работу варочного котла. В конечном счете, лучше, если функционирование варочного котла немного затруднено, чем чрезмерное пенообразование. Мониторинг и метод проб и ошибок могут помочь определить, какое количество смешивания является идеальным. Экспериментируя с более интенсивным перемешиванием, важно остановиться, если пена начинает значительно накапливаться.

Время удерживания зависит от содержания твердых частиц в обрабатываемом иле.Обычно для мезофильного варочного котла достаточно времени удерживания около 20 дней. Термофильные дигестеры могут переваривать твердые вещества за 8 часов или меньше (Gerardi 154). В принципе, нет ничего плохого в длительном удерживании твердых веществ, кроме того, что скорость разложения будет снижаться, когда содержание летучих твердых веществ в варочном котле станет низким. Полные смешанные анаэробные варочные котлы имеют одинаковое время удерживания твердых веществ (SRT) и жидкостей (HRT). Некоторые другие типы варочных котлов могут рециркулировать жидкости и отделять их от твердых веществ.Жидкости требуют меньше времени для переваривания, чем твердые вещества из-за недостатка питательных веществ, но слишком быстрая HRT может привести к вымыванию щелочности и потенциально метанобразующих бактерий. Скорость потока относится к скорости, с которой непереваренный ил входит и выходит из варочного котла. Высокая скорость потока может вызвать пенообразование из-за инверсии твердого вещества и жидкости в растворе, в результате чего твердые частицы окажутся поверх жидкости. Максимальная скорость переваренной загрузки составляет около 450 фунтов VA / 1000 фут3 в день. Обычно варочные котлы работают ниже, чтобы избежать пенообразования (30-50 фунтов.VA / 1000ft3в день). Если возникает проблема вспенивания, самое простое краткосрочное решение – снизить скорость потока и смешивания, а затем искать долгосрочные решения. Оба эти решения могут ограничить производительность варочного котла, но помогут избежать существенного беспорядка.

Потеря активной мощности в варочном котле:

Варочные котлы теряют свою активную мощность при длительном использовании. В варочных котлах, которые не обслуживались по расписанию, накапливаются песчинки и кристаллы струвита.Кроме того, в варочных котлах, которые испытывают трудности с перемешиванием и нагреванием, может накапливаться от двух до трех футов жира и захваченных твердых частиц. Это может привести к снижению фактической производительности метантенка на 20 процентов. Потеря емкости может постепенно ухудшить работу варочного котла. Следует отметить, что очистка варочных котлов – задача, которую должны выполнять квалифицированные специалисты. Не оставляйте эту задачу в руках неопытных работников.

Раннее обнаружение расстройства:

Основным ключом к обнаружению неисправности метантенка является постоянный мониторинг щелочности и производства биогаза.Пока щелочность поддерживается в соотношении 0,34 ВА: 1 Alk или выше, а производство биогаза составляет около 65-70% метана и 30-35% CO ₂ , вероятно, любой варочный котел продолжит нормально работать.

В. Заключение

Условия окружающей среды, условия питания, низкий уровень токсичности и эффективные условия эксплуатации являются ключевыми факторами для поддержания работоспособности метантенка. Если анаэробный варочный котел должным образом контролируется и обслуживается, он почти всегда должен работать эффективно, а когда что-то пойдет не так, выявить проблему будет намного проще. Когда варочный котел работает хорошо, важно задокументировать все рабочие условия, чтобы их можно было воспроизвести позже. Если у вас возникли проблемы с анаэробным реактором, описанные в этой статье, или у вас есть вопросы, свяжитесь с нами, и мы будем рады помочь.

, относящиеся к проблемам и устранению неисправностей анаэробного варочного котла: Пенообразование в анаэробном варочном котле

Биогазовый варочный котел – обзор

Биогазовые котлы в Непале: важность культуры в проектировании, ориентированном на пользователя (успехи)

В 2008 году студенческое отделение EWB в Технионе – Израильский технологический институт (далее Технион) тесно сотрудничал с деревней Намсалинг, Непал с населением 8000 человек, над улучшением конструкции и создания биогазовых варочных котлов – устройств, используемых для производства газа для приготовления пищи и удобрений для выращивания.Благодаря консультациям и работе с местными заинтересованными сторонами, команда студентов получила представление о культуре, потребностях и ценностях жителей Намсалинга, что привело к внедрению менее дорогостоящих варочных котлов.

Биогазовые реакторы могут решать широкий спектр энергетических, экологических и медицинских проблем в сельских общинах. Биологические отходы – животные, а иногда и человеческие экскременты, а также сорняки или другие биологические отходы – помещаются в метантенк. По мере разложения материала выделяется газ, который можно откачать и использовать в качестве топлива для приготовления пищи и обогрева домов.Оставшиеся отходы можно использовать в качестве удобрения для местных ферм и садов. Этот газ уменьшает количество сожженной древесины, тем самым уменьшая вырубку лесов и подвергая воздействию токсичного дыма и паров, производимых традиционными дровяными печами, что, в свою очередь, снижает респираторные проблемы (Tugend, 2011). Таким образом, использование природного газа из биогазовых котлов способствует экологической устойчивости и здоровью сельских жителей. ¹²⁴

Когда в 2008 году начался студенческий проект Техниона, в Непале уже использовалось 200 000 биогазовых реакторов (Stricker, 2010), хотя их строительство стоило значительных затрат времени и денег.Чтобы построить такой варочный котел, вырыли большую яму и использовали землю для создания купола, часто детьми общины. Затем на купол положили бетон и удалили почву, чтобы создать главную камеру варочного котла. Выкопка ямы, изготовление почвенного купола, укладка бетона и последующее удаление почвы потребовали огромных усилий и времени. Студенты Техниона считали, что они могут разработать более дешевый и простой способ создания биогазовых реакторов.

Студенты совершили несколько поездок в деревню, «чтобы поработать с сельскими жителями над определением и сбором данных, необходимых для разработки устойчивых и подходящих проектов» (Lichtman, n.г). Кроме того, они тесно сотрудничали с Центром развития сообщества Намсалинга (NCDC), Партнерством сектора биогаза (BSP) и семьями из Намсалинга. NCDC и семьи в Намсалинге не только помогли в разработке решения, но и профинансировали треть проекта (Tugend, 2011). С этими партнерами команда переработала форму купола, используемую в процессе строительства.

Вместо того, чтобы использовать почву для постройки купола, команда использовала бамбук – материал, широко доступный в Намсалинге.После того, как бетон наверху затвердеет, форму можно будет легче извлечь из ямы и повторно использовать для создания других камер варочного котла. Это значительно сократило количество денег и время, необходимое для создания варочных котлов. После внедрения этого нового проекта жители деревни сообщили о сокращении ежедневного использования древесины на 36 кг на семью (Lichtman, n.d.). «Глубокое знакомство команды Техниона с сообществом» в Намсалинге, несомненно, способствовало успеху этого проекта (EWB, n.d.).

Студенты Техниона провели много времени с заинтересованными сторонами сообщества, узнавая больше об их ценностях и экономических потребностях, например, об акценте в Непале на семье и уважении к членам сообщества, что было важно для строительства и использования варочных котлов. Кроме того, экономические выгоды, связанные с удобрением из метантенка, особенно значительны: удобрение используется в Намсалинге для выращивания важных товарных культур, таких как кардамон и имбирь (деревня Намсалинг, без даты). Успех этого проекта подчеркивает важность учета ценностей, потребностей и обстоятельств непальского народа, затронутого проектами инженерной помощи. Даже с самыми лучшими намерениями, пренебрежение этими соображениями может привести к провалу проектов инженерной помощи:

●

Кто, по вашему мнению, несет основную ответственность за успех этого проекта? Обоснуйте свой ответ.

●

Помогли ли финансовые взносы общины Намсалинга успех этого проекта? Почему финансовая поддержка бенефициаров может быть полезной для успеха проекта по сравнению с проектами, полностью финансируемыми внешними организациями?

Анаэробные варочные котлы – Экономика – E3A4U: Изучение энергоэффективности и альтернатив

Экономика

Это открытие страницы:

После того, как вы определили, что анаэробное сбраживание технически осуществимо (Шаг 1) и измерили свой потенциал образования метана (Шаг 2), важно подумать, будет ли проект экономически целесообразным.

Многие капитальные затраты на строительство анаэробного варочного котла можно субсидировать за счет грантов или небольших займов. Однако, прежде чем делать крупные капитальные вложения, очень важно учитывать чистые эксплуатационные расходы анаэробного варочного котла. Поэтому перед покупкой анаэробного варочного котла необходимо провести подробный финансовый анализ.

Целью данной публикации является предоставление рекомендаций относительно того, будет ли анаэробный варочный котел экономически целесообразным для вашей работы, и стоит ли проводить подробный финансовый анализ.Большая часть исследований, использованных при разработке этой статьи, основана на наблюдениях на межгорном западе, где засушливый климат, ограниченные водные ресурсы и энергетическая политика влияют на экономическую жизнеспособность анаэробных метантенков. Этот документ следует рассматривать как инструмент для проверки того, может ли анаэробный варочный котел быть экономически целесообразным на вашем предприятии, и будет ли вам полезно провести подробный финансовый анализ.

Общая информация о расходах

По данным Агентства по охране окружающей среды Ag Star, капитальные затраты на анаэробный варочный котел на ферме колеблются от
приблизительно до 400 000 долларов США до 5 000 000 долларов США в зависимости от масштаба операции и используемой технологии.Стандартная установка для анаэробного сбраживания на ферме стоит около 1,2 миллиона долларов. Стоимость варьируется в зависимости от размера устройства, дизайна и функций. Тип анаэробного варочного котла, необходимого для вашей работы (и, следовательно, стоимость анаэробного варочного котла), варьируется в зависимости от количества поголовья и технических соображений, таких как температура. Аналогичным образом, большинство варочных котлов частично настраиваются производителем технологий, поэтому капитальные затраты и затраты на эксплуатацию / техническое обслуживание будут разными. Ежегодные затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание (такие как техническое обслуживание, ремонт, запчасти, рабочая сила и страхование) также должны быть включены при рассмотрении стоимости системы анаэробного сбраживания.Веб-сайт Агентства по охране окружающей среды США AgSTAR предоставляет хороший обзор ожидаемых затрат и доходов: http://www.epa.gov/agstar/.

Веб-сайт Ag Star часто обновляется информацией о возможностях федерального и государственного финансирования проектов по анаэробному сбраживанию. Из-за капиталоемкого характера анаэробного пищеварения рекомендуется досконально разбираться в параметрах любых программ финансирования, прежде чем вкладывать средства в систему пищеварения. Вы можете обсудить любой кредитный риск, связанный с установкой метана, с вашим специалистом по сельскохозяйственным кредитам, чтобы убедиться, что дополнительный долг не поставит под угрозу вашу способность получить доступ к капиталу для вашей существующей деятельности.

В рамках экономического анализа вы должны определить, в какой степени вы компенсируете затраты за счет получения доходов или снижения затрат энергии в течение срока службы метантенка. Контракты на коммунальные услуги могут значительно различаться в сельских общинах. Некоторые коммунальные предприятия проводят политику «чистого измерения», при которой небольшие генераторы энергии (например, с анаэробным варочным котлом) могут компенсировать свое потребление энергии, производя собственное электричество. Однако значение этого смещения зависит от полезности.Некоторые коммунальные предприятия будут кредитовать чистую измеренную мощность по розничному тарифу, что означает прямую компенсацию за каждый киловатт-час производства электроэнергии. Другие коммунальные предприятия кредитуют чистую измеренную мощность по льготным или оптовым ценам. В случае сельскохозяйственных операций с вас может взиматься плата за электроэнергию. Плата за потребление обычно не компенсируется чистым счетчиком, но может составлять до половины ваших расходов на электроэнергию. Проконсультируйтесь со своим коммунальным предприятием относительно их политики измерения нетто. Чтобы повысить прибыльность, производители должны сосредоточить внимание на снижении затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание, а также на компенсации энергопотребления за счет системы анаэробного варочного котла.

Производителям следует с осторожностью полагаться на анаэробное сбраживание для получения доходов за счет продажи электроэнергии коммунальным предприятиям. Вам следует обсудить эту концепцию с утилитой. Имейте в виду, что коммунальное предприятие может не захотеть покупать электроэнергию. Если они хотят, имейте в виду, что предлагаемая цена обычно является оптовой ценой. Вам также следует проверить, есть ли какие-либо договорные условия, которые могут быть для вас проблематичными. Некоторым коммунальным предприятиям требуется гарантированное количество электроэнергии, подаваемой в определенный период времени. Другие требуют уведомления об изменениях в производстве электроэнергии. Эти соображения следует учитывать при рассмотрении возможного получения дохода от продажи энергии для анаэробного сбраживания.

Пока вы находитесь в процессе выбора технологии варочного котла, вам следует обрисовать некоторые из ваших ожидаемых затрат и доходов в течение срока службы варочного котла. Как только вы обратитесь к поставщику технологий, вы сможете получить более подробную информацию, необходимую для расчета фактических затрат.

Пять показателей экономической целесообразности

Несмотря на то, что на самом деле важно вычислить цифры, есть пять индикаторов того, что анаэробный варочный котел может быть экономически целесообразным на вашем предприятии.Как указывалось ранее в
, эти индикаторы следует рассматривать как инструмент проверки. Индикаторы могут помочь определить, следует ли вам проводить всестороннее технико-экономическое обоснование вашей операции. Эти критерии были выбраны на основе исследований, проведенных на межгорном западе Кеске (2009) и Шарвелл и Кеске (2011). Если ваша операция соответствует хотя бы двум критериям, возможно, стоит потратить время на проведение более подробного анализа вашей ситуации в виде таблиц. Показатели следующие:

1. Операция соответствует определению операции кормления животных в замкнутом пространстве (CAFO).
2. Существует поток отходов, который может быть объединен с потоком отходов другой операции или бизнеса. То есть есть возможность «совместного пищеварения».
3. Компания получает частые и / или заслуживающие доверия жалобы на запах.
4. Предприятие производит свиней или кур.
5. Операция требует в среднем более 5000 долларов США в месяц на электроэнергию или отопление.

Краткое описание пяти индикаторов

1. Операция соответствует определению CAFO.CAFO должны соблюдать законы штата и федеральные законы, регулирующие методы обращения с отходами. Анаэробный варочный котел
   может дополнить план CAFO по выбросам в атмосферу, питательным веществам или управлению отходами.
2. Потенциал совместного пищеварения. Когда сельскохозяйственные производители и связанные с ними отрасли (например, производители продуктов питания) или муниципальные предприятия по переработке отходов расположены поблизости, могут быть меры, которые могут повысить экономическую жизнеспособность проекта. Технико-экономические обоснования показали, что проекты совместного переваривания могут быть экономически жизнеспособными на межгорном западе (Stewart Environmental, 2008; Keske, 2009; City of Greeley and Symbios, 2009).Если вы или ваше сообщество заинтересованы в проекте совместного пищеварения, рекомендуется просмотреть один из отчетов в справочном разделе для получения дополнительной информации.
3. Компания получает частые и / или заслуживающие доверия жалобы на запах. Установки для анаэробного сбраживания могут обеспечить ощутимое уменьшение запаха, что может помочь улучшить отношения между соседями и уменьшить количество судебных исков о неудобствах. Финансовый риск, связанный с судебным иском о причинении неудобств, связанным с запахом
   , может быть трудно оценить, поскольку информация о возмещении ущерба недоступна.Большинство дел разрешается вне суда, и страховые компании обычно оплачивают часть урегулирования. О большинстве приговоров и поселений публично не сообщается. Однако ниже приводится краткое изложение некоторых недавних поселений, которое первоначально было представлено в Keske (2009). В таблице указаны год, штат, тип операции, истец и сумма компенсации.

   Избежание судебного процесса и потенциальной финансовой ответственности может помочь оправдать капитальные затраты на проект анаэробного сбраживания.

4. Предприятие производит свиней или кур. Многие жалобы о неудобствах связаны со свиноводством или птицеводством. Эти операции также повлекли за собой высокие штрафные санкции. Эта история может побудить производителей свиней и птицы рассмотреть вопрос о принятии установок для анаэробного сбраживания в качестве управленческой практики для снижения риска возникновения неудобств. Точная причина, приведшая к этим искам о неудобствах, четко не установлена; однако это, вероятно, связано с силой и стойкостью запаха.История судебных исков о неудобствах, связанных со свиноводством и птицеводством, показывает, что даже предприятия, расположенные в сельских общинах с очень небольшим количеством соседей, все еще могут быть уязвимы для судебного процесса. Для смягчения конфликта можно использовать анаэробный варочный котел.
5. Операция требует в среднем более 5000 долларов в месяц на электроэнергию или отопление. Способность предприятия компенсировать среднемесячные затраты на электроэнергию влияет на экономическую целесообразность установки варочного котла. На момент написания этой статьи на межгорном западе создание анаэробного варочного котла могло быть экономически целесообразным, если производитель имел возможность компенсировать минимум 5000 долларов США на электроэнергию или отопление для всей операции.
   Затраты на электроэнергию и отопление отражают определенную категорию операционных расходов, которые может компенсировать анаэробный варочный котел. Эти расходы включают пропан, природный газ и / или электричество. Если на предприятии средние затраты на электроэнергию в месяц превышают 5000 долларов, необходимо все же провести подробный финансовый анализ, чтобы определить, действительно ли эти затраты могут быть компенсированы за счет установки варочного котла. Естественно, тип варочного котла, необходимого для работы, также влияет на экономическую целесообразность.Наиболее экономически эффективным способом использования энергии варочного котла является использование биогаза. Если ваша операция по кормлению требует затрат на электроэнергию на сумму более 5000 долларов в месяц, существует вероятность того, что многие из этих затрат будут компенсированы использованием биогаза, а не сосредоточением внимания на преобразовании газообразного метана в электричество. Это связано с дополнительными затратами. понесенные при преобразовании метана в электричество. Избежание таких затрат даст более высокий чистый экономический эффект по сравнению с любыми потенциальными доходами, которые могут быть получены от поставки электроэнергии в сеть (Keske, 2009).В качестве примера дополнительных затрат, необходимых для производства электроэнергии, требуется генератор для преобразования газообразного метана в электричество, что делает его более дорогостоящим в эксплуатации.
   В дополнение к дополнительным капитальным затратам на генератор, при эксплуатации необходимо будет спланировать техническое обслуживание, затраты на рабочую силу и резервные источники электроэнергии. Операция, в которой строго используется биогаз, вероятно, потребует меньших затрат. Низкие затраты на электроэнергию затрудняют оправдание инвестиций в метантенк. Возврат инвестиций выше, когда затраты на электроэнергию низкие, а стоимость продажи избыточной произведенной электроэнергии или компенсации потребления также ниже.На межгорном западе затраты на электроэнергию обычно ниже, чем на востоке США. Это в первую очередь связано с относительно недорогими угольными и гидроэнергетическими ресурсами, доступными для производства электроэнергии. Хотя экологический ущерб в результате сжигания угля может быть учтен в будущей энергетической политике, текущая цена за киловатт-час электроэнергии низкая по сравнению с другими регионами страны (Keske, 2011; Keske, 2010; Keske, 2009; Leuer, Hyde, and Ричард, 2008). В других западных штатах, таких как Калифорния, цена за киловатт-час, уплачиваемая производителем, вероятно, выше, чем в межгорном западе, что увеличивает общие затраты, понесенные при эксплуатации.В этом случае по-прежнему важно пересмотреть политику чистых измерений и цены «обратного выкупа». Независимо от вашего местоположения, в рамках вашей экономической оценки вам необходимо будет определить текущую стоимость электроэнергии, а также цену, которую вы получите от поставки электроэнергии в сеть.

Другие соображения экономической осуществимости

Межгорный запад представляет собой уникальные экологические проблемы, которые могут повлиять на экономическую целесообразность строительства метантенка.Например, низкая влажность и нехватка водных ресурсов приводят к низкому содержанию воды и высокому содержанию твердых частиц в навозе. Это означает, что порода
и другие твердые частицы могут вызвать расходы на техническое обслуживание варочного котла, если с ними не обращаться должным образом. Аналогичным образом, добавление воды, необходимой для функционирования микробов, может оказаться более дорогостоящим по сравнению с восточными молочными заводами. Большинство доступных в настоящее время технико-экономических обоснований анаэробного сбраживания относятся к восточной части Соединенных Штатов, где цены на электроэнергию относительно выше, а водные ресурсы более доступны.Ниже приведены рекомендации по анализу электронной таблицы:

• Включите стоимость воды в свою таблицу.
• Не рассчитывайте на доходы от компенсации выбросов парниковых газов для финансирования системы. Эти рынки являются добровольными в Соединенных Штатах и ​​в последние годы демонстрируют значительную волатильность и низкие цены.
• Изучите правила своего штата, чтобы определить правила перевозки отходов на территории или за ее пределами, прежде чем рассчитывать потенциальные сборы за опрокидывание.
• Счет затрат на техническое обслуживание и оплату труда в дополнение к капитальным затратам на электрогенератор.
• Включите расходы на резервные энергетические системы на случай, если ваша система будет остановлена ​​для обслуживания.
• Ознакомьтесь с политикой вашего штата и коммунальной компании в отношении программ чистого измерения и обратного выкупа энергии.
• Обязательно учтите все расходы, связанные с постройкой, хранением и транспортировкой навоза. Также примите во внимание расположение варочного котла относительно инженерной инфраструктуры. Стоимость подключения к сети, например, может быть высокой в ​​зависимости от близости вашего предприятия к коммунальной инфраструктуре.
• Оцените свой потенциал производства метана (Шаг 2) и сохраните реалистичную перспективу затрат на электроэнергию, которые вы, возможно, сможете компенсировать.
• Фактор риска. Цены могут значительно отличаться. Обязательно посмотрите на наиболее вероятные и наихудшие сценарии.

Список литературы

Город Грили и Symbios Technologies, LLC. Заключительный отчет для энергетического управления губернатора штата Колорадо. Фаза 1 Проектирование и анализ экономической целесообразности установки по производству энергии из отходов из нескольких видов сырья
в парке чистой энергии Грили.13 ноября 2009 г.

Кеске, C.M. 2009. «Экономическое обоснование проектов колорадских анаэробных реакторов». Подготовлено для Управления энергетики губернатора Колорадо. 28 августа 2009 г. Проект 09-205. Доступно по адресу: http://soilcrop.colostate.edu/keske/index.html

Леуэр, Элизабет Р., Джеффри Хайд и Том Л. Ричард. 2008.

Инвестиции в метановые установки на молочных фермах Пенсильвании: последствия масштабной экономии и экологических программ.

Обзор экономики сельского хозяйства и природных ресурсов 37 (2): 188-203.Шарвелл, С. и К.М. Кеске. 2011. «Разработка инструментов принятия решений для проектов анаэробного сбраживания». Грант USDANRCS CIG 69-8B05-A-09-10.

Стюарт Консультанты по окружающей среде. Отчет ТЭО

Исследование использования анаэробных дигестеров для производства биогаза из молочного скота. Отчет представлен в Министерство сельского хозяйства штата Колорадо. 20 октября 2008 г.

Агентство по охране окружающей среды США Веб-сайт Ag Star: http://www.epa.gov/agstar/index.html. Последний доступ 18 июня 2011 г.

Заблуждение об анаэробных варочных котлах

Более крупные фермы с большей вероятностью построят гигантские ямы или лагуны для хранения жидкого навоза. Подобно варочным котлам, эти гигантские бассейны с жидким навозом не содержат кислорода, а хранящийся в них навоз выделяет метан, углекислый газ и другие ядовитые газы, которые могут быть фатальными для людей и животных. Они также уязвимы для структурных отказов и экстремальных погодных явлений, которые могут вызвать переполнение или утечку ям для хранения.

После урагана Флоренция в 2018 году миллионы галлонов свиного навоза затопили Северную Каролину. Только в 2013 году фермы Висконсина выбросили более миллиона галлонов навоза. Эти аварии загрязняют окружающую среду азотом, фосфором и калием, но сырой навоз также может содержать гормоны, антибиотики и бактерии, такие как кишечная палочка. А еще запах.

Анаэробные варочные котлы должны были помочь со всем этим.

***

Имея всего 400 коров, Wagner Farms – это необычно маленькая молочная ферма, на территории которой есть анаэробный варочный котел, и самая маленькая в Нью-Йорке, которая владеет и управляет им.Менее чем в 15 милях от Олбани, окрестности удивительно пригородные, с домами на одну семью, расположенными на аккуратно подстриженных лужайках.

Кейт Вагнер, оператор анаэробного реактора фермы, говорит, что их местоположение ограничивает возможности роста семейной фермы в третьем поколении: поля меньше, и их труднее найти рядом с Олбани, чем в западной части штата. Это была одна из причин, по которой Wagner Farms инвестировала десять лет назад в анаэробный реактор.

Источник: База данных анаэробных варочных котлов AgSTAR для животноводства. График ниже показывает рост числа кумулятивных проектов действующих варочных котлов на животноводческих фермах

. «Идея заключалась в том, что вместо того, чтобы расти, мы хотели расти вертикально, а не горизонтально», – говорит Вагнер. , хотя результат оказался не таким высоким, как они надеялись.Вагнер хотел бы, чтобы в Нью-Йорке было учреждено что-то вроде программы Вермонта Cow Power, которая платит фермерам за произведенную энергию плюс дополнительные четыре цента за киловатт-час «за экологические выгоды».

Даже всего 400 коров производят много навоза. Он собран в огромном чане в флигеле с красным сайдингом и скатной крышей. Навоз соскребают прямо из окружающих коровников в яму с помощью бортовика, который похож на снегоочиститель, но используется здесь для коровьего навоза; остальное привозят самосвалом и выгружают «прямо здесь, где мы стоим».”

У наших ног есть полукруглая дыра шириной не менее восьми футов с открытой металлической крышкой, похожей на гигантскую крышку сиденья унитаза. Крышка, обод и пол забрызганы темно-коричневой грязью, а прилегающие стены забрызганы до потолка. Внутри ямы клубится сероватый, зеленовато-коричневый суп, перемещаемый погруженными лезвиями. Яма под нашими ногами может вместить 12 000 галлонов навоза, и Вагнер говорит, что они получают примерно столько же каждый день. Периодически невидимые трубы с брызгами выливают свое содержимое в котел.Гигантский пузырь газа поднимается на поверхность и густо лопается. Вонь становится невыносимой.

Газ из биореактора сточных вод на очистных сооружениях WW в качестве источника энергии

Газ из биореактора сточных вод на очистных сооружениях

При анаэробном сбраживании на станциях очистки сточных вод образуется газ из биореактора. Этот побочный продукт, богатый метаном, может служить источником энергии.

Дигестор сточных вод

Загрузить краткую информацию о применении

На крупных очистных сооружениях анаэробное сбраживание разрушает органические отходы.В процессе разложения осадка сточных вод из первичных или вторичных осветлителей образуется газ для варочного котла. Газ из варочного котла для сточных вод – это богатый метаном побочный продукт, который может быть источником энергии. Расходомер газа в варочном котле может контролировать применение газа в варочном котле.

Состав газа в варочном котле

При анаэробном сбраживании на очистных сооружениях WW образуется газ для варочного котла сточных вод, который является побочным продуктом с высоким содержанием метана, который может быть источником энергии.

Варочный газ – это форма биогаза. Состав газа метантенка сточных вод варьируется, хотя основными составляющими являются метан (Ch5) и диоксид углерода (CO2).Также могут присутствовать следовые количества газообразного азота (N2), газообразного кислорода (O2) и сероводорода (h3S). Хотя газовая компенсация будет колебаться в зависимости от температуры и самого процесса, богатый метаном газ (~ 60-70% Ch5) становится привлекательным источником энергии. Биогаз (сжигаемый в двигателях) может производить электричество или даже нагревать резервуар метантенка, чтобы ускорить разложение. Кроме того, газ в варочном котле иногда может быть дополнен природным газом, который может обогревать установку. Газ из метантенка также грязный, влажный и часто конденсируется, вызывая скопление в трубе и зонды внутри трубы.

Измерители расхода газа в варочном котле для очистных сооружений

В рамках современного процесса очистки сточных вод существует множество возможностей использования тепловых массовых расходомеров для измерения расхода газа в варочном котле или потока факельного газа.

• Наблюдение за производительностью процесса варочного котла
• Управление технологическим процессом для систем когенерации, использующих газ варочного котла в качестве источника энергии
• Сжигание на факеле для преобразования метана (ПГ) в менее вредный СО2
• Сбор данных для программ сокращения выбросов парниковых газов и углеродного кредита
• Соответствует с экологическими нормативами для отчетности о выбросах парниковых газов

В рамках современного процесса очистки сточных вод есть много возможностей использовать тепловые массовые расходомеры для измерения расхода газа в варочном котле или потока факельного газа.

Рекомендации по выбору теплового массового расходомера

• Простой метод проверки калибровки на месте для проверки точности и работы сенсора и преобразователя
• Измерение массового расхода без необходимости коррекции температуры и давления
• Газ из метантенка часто бывает низкое давление и низкие расходы, поэтому расходомер требует отличной чувствительности к низкому расходу и незначительного падения давления.
• Одобрен для использования в Class I Div. 1 и Class 1 Div.2 опасная зона
• Отсутствие движущихся частей снижает необходимость технического обслуживания; имеет преимущество перед обычно используемыми расходомерами прямого вытеснения или турбинными расходомерами
• Откалиброван для состава газа в варочном котле
• Устройство для отвода зонда для легкого снятия для очистки (показать изображение SVA05)
• Широкий диапазон изменения для точных измерений при низком или высоком расходе
• Температура компенсация точности и повторяемости при изменении температуры процесса и окружающей среды
• Из-за наличия конденсированной влаги в газе расходомер следует устанавливать после резервуаров для удаления влаги.

Тепловые массовые расходомеры Sage соответствуют и превосходят требования к выбору для измерения поток газа в варочном котле при очистке сточных вод.Sage Metering – единственный производитель, предлагающий простой метод прямо в трубе для проверки точности счетчика, а также чистоты и работоспособности как сенсора, так и трансмиттера.

Рекомендуемые модели для систем очистки газа в метантенках:

Сопутствующие приложения

Анаэробные метантенки обычно используются в различных промышленных приложениях для производства биогаза, в том числе:

• Фермы используют метантенки для управления навозом в качестве источника энергии и когенерации
• Пивовары используют метантенки при очистке сточных вод для предотвращения загрязнения и создают биогаз для использования в своих котлах, снижая потребление природного газа
• Дистилляторы используют метантенки для преобразования своих отходов в энергию и контроля загрязнения

Анаэробные метановые котлы – Regenis

Улавливание метана, уничтожение бактерий, получение чистой энергии и получение дохода

Что, если бы отходы были историей: о чем мы рассказывали нашим внукам, например, о лошади и телеге? В Regenis наша миссия – переосмыслить многоразовые ресурсы для фермеров по всей Америке и превратить отходы в сказку старых жен.

Анаэробные варочные котлы создают жизненный цикл повторного использования для семейных ферм, стремясь максимизировать свои ресурсы и прилагая все усилия для защиты окружающей среды.

Мы понимаем, что каждая ферма уникальна, поэтому мы конструируем биогазовые установки, отвечающие потребностям вашей фермы и размеру стада. Наши варочные котлы получили множество наград за время безотказной работы, потому что они соответствуют нашим высоким стандартам прочности и долговечности.

Regenis производит и эксплуатирует два разных типа варочных котлов, чтобы удовлетворить ваши потребности в управлении навозом и увеличить доходы фермы.

Комбайн для навоза полной смеси

Двухступенчатый варочный котел с поршневым потоком

Получение дохода с биогазовыми котлами

• Биогаз из анаэробного варочного котла может запускать генератор, чтобы обеспечить электроэнергию на ферме и исключить счета за коммунальные услуги.
• Биогаз можно продать местным коммунальным предприятиям с прибылью
• Биогаз можно закачивать в трубопроводы природного газа и использовать в качестве более чистого СПГ для транспортного топлива.
• Возобновляемый природный газ (ГСЧ) также может быть монетизирован как низкоуглеродный топливный кредит – аналогично запасам на публичном рынке углерода – и продан коммерческим или индивидуальным пользователям, пытающимся компенсировать их воздействие на окружающую среду.
• Сухие твердые вещества из варочного котла можно использовать как чистую подстилку для коров, не содержащую патогенов, или как замену торфяному мху.

Экологические преимущества биогазовых реакторов

Новые потоки доходов и снижение счетов за электроэнергию – не единственные преимущества анаэробных варочных котлов.